Б.И. Якубович1

1 Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (г. Гатчина, Россия)

Постановка проблемы. Генерационно-рекомбинационный шум – один из наиболее важных электрических шумов в полупроводниках, влияющих на работу полупроводниковых приборов различного назначения. Вследствие этого целесообразно дать достаточно общее и строгое описание такого шума для более полного и точного определения свойств и характеристик электрических флуктуаций в полупроводниках и снижения шума полупроводниковых приборов.

Цель. Рассмотреть генерационно-рекомбинационный шум в узкозонных полупроводниках, вызванный прямыми генерационно-рекомбинационными процессами, и вычислить его спектр.

Результаты. Рассмотрен шум в весьма общем случае: статистические связи между последовательными событиями флуктуационного процесса заданы в общем виде. Дано строгое количественное описание шума. Вычислено выражение общего вида для спектра генерационно-рекомбинационного шума в полупроводниках, вызванного прямыми генерационно-рекомбинационными процессами, которое может быть использовано для анализа свойств и определения спектральных характеристик генерационно-рекомбинационного шума в многочисленных узкозонных полупроводниках.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть применены в прикладных целях. Наиболее широкое применение возможно при использовании в приборостроении полупроводниковых материалов, изготовленных по современным технологиям и имеющих низкую концентрацию дефектов, так как при этом нередко электрический шум полупроводниковых приборов определяется генерационно-рекомбинационным шумом, вызванным прямыми генерационно-рекомбинационными процессами. Результаты статьи могут быть эффективно использованы при разработке электронных приборов на основе узкозонных полупроводников для снижения их шума с целью улучшения качества работы и повышения надежности приборов.

Якубович Б.И. Генерационно-рекомбинационный шум в узкозонных полупроводниках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2022. Т. 27. № 5. С. 42−47. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202205-06

1. Bernamont J. Fluctuations de potential aux bornes d’un conducteur metallique de faible volume parcouru par un courant // Ann.Phys. 1937. V. 7. P. 71–140.
2. Burgess R.E. Fluctuations in the number of charge carriers in a semiconductor // Physica. 1954. V. 20. № 7–12. P. 1007–1010.
3. Burgess R.E. The statistics of charge carrier fluctuations in semiconductors // Proc.Phys.Soc.B. 1956. V. 69. № 10. P. 1020–1027.
4. Bonani F., Chione G. Noise in semiconductor devices, modeling and simulation. Berlin: Springer-Verlag. 2001. 212 p.
5. Noise and fluctuations control in electronic devices / Ed. A.A. Balandin. California: American scientific publishers. 2002. 411 p.
6. Lukyanchikova N.B., Jones B.K. Noise Research in Semiconductor Physics. London: CRC Press. 2020. 416 p.
7. Якубович Б.И. Электрические флуктуации в твердых телах. Germany: AV Akademikerverlag. 2013. 212 с.
8. Якубович Б.И. Электрические флуктуационные явления в твердых телах. Riga: SIA OmniScriptum Publishing. 2018. 264 с.
9. Kirton M.J., Uren M.J. Noise in solid-state microstructures: A new perspective on individual defects, interface states and low-frequency (1/f) noise // J. Adv. Phys. 1989. V. 38. № 4. P. 367–468.
10. Fleetwood D.M. 1/f noise and defects in microelectronic materials and devices // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. № 4. P. 1462–1486.
11. Fleetwood D.M. Total-ionizing-dose effects, border traps, and 1/f noise in emerging MOS technologies // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2020. V. 67. № 7. P. 1216–1240.
12. Vandamme L.K.J. Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electron devices // IEEE Trans. Electron Devices. 1994. V. 41. № 11. P. 2176–2187.
13. Palenskis V., Maknys K. Nature of low-frequency noise in homogeneous semiconductors // Scientific Reports. 2015. V. 5. P. 1–7.
14. Якубович Б.И. Электрические флуктуации в неметаллах. СПб.: Энергоатомиздат. 1999. 208 с.
15. Якубович Б.И. Электрический шум и дефекты структуры твердых тел. Germany: LAP Lambert Academic Publishing. 2012. 116 с.
16. Якубович Б.И. Электрические флуктуации и неразрушающий контроль электронных приборов (обзор) // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 3. С. 65–80.