Lajaunie Luc
Influence de la préparation de surface sur les propriétés physiques des contacts à base Cobalt sur n-Ge
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Résumé
Français
Influence de la préparation de surface sur les propriétés physiques des contacts à base Cobalt sur n-Ge
L'influence de différentes méthodes de préparation de surface sur la microstructure et les propriétés électriques des contacts à base Co sur n-Ge a été étudiée. Il a été montré que les nettoyages thermiques s'accompagnent de la diffusion d'impuretés métalliques dans le substrat. Lors du recuit, ces impuretés sont piégées par la formation des germaniures de cobalt. Un nettoyage à 700°C ou une attaque au HF permettent d'éliminer l'oxyde de germanium natif à l'interface M/SC, contrairement à un nettoyage thermique à 400°C qui cependant modifie la nature chimique de l'oxyde. Pour tous les échantillons, une microstructure complexe est observée après formation des germaniures. Les échantillons présentent une augmentation de la rugosité de l'interface M/SC et la coexistence des phases Co5Ge7 et CoGe2. Après un nettoyage à 400°C, une microstructure particulière, attribuée à l'oxyde restant après "nettoyage" est observée. Dans tous les cas, le modèle thermoïonique ne suffit pas à expliquer le comportement des diodes Schottky. En particulier, les valeurs obtenues pour la constante de Richardson sont très en deçà de la valeur attendue. Par une analyse en température des hauteurs de barrières, nous avons montré la nécessité de raisonner en terme d'inhomogénéités de barrière, ces dernières étant influencées par la microstructure. De plus, un fort ancrage du niveau de Fermi est observé pour les contacts directs M/SC alors qu'il est partiellement levé par l'oxyde de germanium natif présent à l'interface M/SC. Finalement, nous avons montré que ce désencrage du niveau de Fermi est lié à la nature chimique de l'oxyde.
Mots-clés libres : Germanium, Germaniures de cobalt, Contacts Schottky, Inhomogénéité de barrière, Microstructure, Propriétés électriques, Ancrage du niveau de Fermi.
- Germanium
- Diodes à barrière de Schottky
- Matériaux -- Propriétés électriques
- Microstructure (physique)
English
Influence of surface preparation on physical properties of Co based contacts on n-Ge
The influence of various surface cleaning procedures on both electrical properties and microstructure of Co based n-Ge Schottky contacts has been studied. In-depth diffusion of metallic impurities into the Ge substrate has been reported after thermal pre-treatments. After germanidation, gettering of the metallic impurities by the germanide phases has been observed. While no more oxide interlayer is observed after HF etching and thermal pre-treatment at 700°C, a temperature of 400°C has been found to be not enough to remove the oxide interlayer. However, it modifies the chemical nature of the oxide interlayer. A complex microstructure is reported for all the samples after germanidation. For most of the samples, the coexistence of Co5Ge7 and CoGe2 structures and an increase of the roughness of the M/SC interface have been observed. The particular microstructure observed, after germanidation, for the sample pre-treated at 400°C has been ascribed to the remaining oxide interlayer. Whatever the pre-treatments, the behaviours of all the Schottky diodes could not be explained by the thermionic model only. This model leads to a large underestimation of the Richardson's constant. By a detailed analysis of the temperature dependence of the Schottky barrier heights, we have pointed out the necessity to reason in term of barrier inhomogeneity, these last being strongly influenced by the microstructure. The electrical results have been explained in the framework of the Fermi level pinning concept. While a strong Fermi level pinning is observed for intimate contacts, the presence of the native Ge oxide at the M/SC interface yields a depinning of the Fermi level...
Keywords : Germanium, Cobalt germanides, Schottky contacts, Barrier inhomogeneity, Microstructure, Electrical properties, Fermi level pinning.
Notice
- Diplôme :
- Doctorat d'Université
- Établissement de soutenance :
- Université de Poitiers
- UFR, institut ou école :
- UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
- Laboratoire :
- Laboratoire de physique des matériaux - PHYMAT (Poitiers)
- Domaine de recherche :
- Milieux denses, matériaux et composants
- Directeur(s) de thèse :
- Jean-François Barbot, Marie-Laure David
- Date de soutenance :
- 05 novembre 2009
- Président du jury :
- Thierry Cabioch
- Rapporteurs :
- Pierre Ruterana, Eddy Simoen
- Membres du jury :
- Jean-François Barbot, Marie-Laure David, Philippe Moreau
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