Electrical Characterization and Interface State Density in Au/n-InN/InP Schottky Diode

Abstract

У роботі представлено електричне дослідження тонких плівок InN, розроблених шляхом нітрування підкладки InP (100). Зразки були отримані з використанням джерела тліючого розряду (GDS) в надвисокому вакуумі. Золотий (Au) контакт Шотткі був нанесений на верхню частину поверхні. Електричні характеристики структури Au/InN/n-InP були досліджені з використанням ВАХ та кривих ємність-напруга. З ВАХ при кімнатній температурі показано, що основним механізмом провідності є струм термоелектронної емісії. Значення коефіцієнта ідеальності діода 1,57 знаходять за допомогою аналітичних методів. Крім того, висота бар'єру пристрою оцінюється в 0,64 еВ. Це значення значно більше, ніж раніше повідомлене в літературі. Низький струм насичення та послідовний опір (Rs), рівні відповідно 12,3 мкА та 38 Ом, вказують на наявність шару InN. З кривих ємність-напруга при напрузі зворотного зміщення отримують вбудований потенціал та концентрацію іонізованого донора 0,83 В та 1,16 х 1017 см – 3 відповідно. Частотно-залежну ємність пояснюють наявністю інтерфейсних станів. На основі методу високих і низьких частот визначено середню густину інтерфейсних станів (Nss) рівну 5,6 х 1011 еВ – 1см – 2. Ці висновки свідчать про гарну пасивацію поверхні InP із використанням тонкої плівки InN.

In this paper, we present an electrical study of InN thin films elaborated by nitridation of InP (100) substrates. The samples have been obtained using a glow discharge source (GDS) in ultra-high vacuum. The gold (Au) Schottky contact was deposited on the top of the surface. The electrical characteristics of Au/InN/n-InP structure have been investigated using current-voltage and capacitance-voltage methods. We show from the current-voltage characterization at room temperature that the main conduction mechanism is thermionic emission current. A value of 1.57 for the ideality factor of the diode is extracted using analytical methods. Furthermore, the barrier height of the device is evaluated to 0.64 eV. This value is substantially larger than previously reported in the literature. The low saturation current and series resistance (Rs) of 12.3 µA and 38 Ω, respectively, indicate the presence of the InN layer. From the capacitance-voltage technique under reverse bias, the built-in potential and the ionized donor concentration are 0.83 V and 1.16 х 1017 cm – 3, respectively. A frequency dependent capacitance is measured and attributed to the presence of interface states. Based on the high-low frequency method, we determined the average density of interface states (Nss) with a value of 5.6 х 1011 eV – 1 cm – 2. These findings reveal good passivation of the InP surface with the use of a thin InN film.