Etudes par microscopie en champ proche des phénomènes de ...

Chapitre III – Réalisation et caractérisations d’un filtre à spin MF/SCNous avons regroupé dans le (Tab.III. 3) les paramètres déduits des équations (III. 8 – III. 10) pour lespassivations à l’UVOCS et à l’hydrazine. Nous avons inclus à titre comparatif la passivation à HCl même1si la courbe n’est pas linéaire pour les potentiels négatifs.2COn observe que les échantillons oxydés ont des paramètres très proches de ceux attendus. En revanchepour les autres types de passivation, et en particulier pour la passivation à l’hydrazine des écarts trèsimportants sont observés, tant sur la valeur absolue de la capacité, que sur la hauteur de barrière extraite1par extrapolation. Pour la passivation à l’hydrazine (Fig.III.11), la courbe est cependant linéaire à2Cpotentiel négatif. Ce résultat nous a amené à supposer qu’à la capacité liée à la zone de charge d’espace duSC venait s’ajouter en série une autre capacité C I constante et dont on donnera plus tard une origine.Si cette capacité s’étend sur une longueur δ dans le SC, elle s’exprime sous la forme (par unité desurface):ε0εrC I= (III.11)δC(V=0) (nF/cm²) p (nF/cm 4 /V) φ B (V) (C-V)Calculées selon (III.8) 50 6.10 -3 0.75* [Waldrop84]UVOCS 55 4.91.10 -3 0.78HCl 30 4 10 -3 [non constant] 2.6Hydrazine 4 1.39 10 -1 4.5Tab.III.3 : Capacités mesurées à 1kHz exprimées en nF/cm² et pente p mesurée de la courbe 1/C² (àpotentiels négatifs à partir de III.9), et hauteurs de barrière (III.10) pour les trois types depassivation. (*) La hauteur de barrière donnée est celle déduite des mesures C-V par Waldrop surune diode Fe/GaAs.Cette capacité est alors reliée à la capacité mesurée et à celle dûe à la zone de charge d’espace par larelation :1 1 1= +(III. 12)CmesuréeCICGaAsNous avons cherché à déterminer la valeur de la capacité CIde la zone tampon afin que la courbe1 1 2( − ) s’extrapole à V φ=0.65 V valeur obtenue par Waldrop [Waldrop84]. Nous obtenonsC mesuréeC Icomme valeur de la capacité CI= 7 nF. Cette valeur est comparable à celle obtenue à partir de la relation(III.12) : CI= 4. 5 nF. Par ailleurs, par l’équation (III.11), nous extrayons comme valeur de δ :δ = 1.4 μmCette longueur peut sembler très grande pour une couche tampon. Nous pensons que cette couche peutêtreune zone de très faible dopage. En effet, au cours de la réaction de passivation à l’hydrazine, desatomes d’hydrogène peuvent diffuser à la surface du SC. La diffusion de l’hydrogène dans le silicium et leGaAs a été étudiée au cours des années 90 [Pearton91] et il est connu que l’hydrogène diffuseefficacement dans les SC, et peut former des complexes stables avec des donneurs profonds, comme le Sidans notre cas. Il a ainsi été démontré [Chevallier85] que l’insertion d’hydrogène (obtenue par dépôtplasma ou par voie électrochimique) peut totalement neutraliser les donneurs Si dans GaAs, et créer unezone épaisse très peu dopée.56