mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577j.met202407.602mateltech-602Research ArticleФизические свойства и методы исследованияPHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDYПараметры омических контактов и учет влияния реальных размеров образцов на полевую зависимость дрейфовой скорости в слоях In0,16Ga0,84AsParameters of ohmic contacts and consideration of the influence of actual sample sizes on the field dependence of the drift velocity in In0.16Ga0.84As layersКузнецовВ. А.KuznetsovV. A.

пpосп. Акад. Лавpентьева, д. 13, Новосибирск, 630090;

просп. Карла Маркса, д. 20, Новосибирск, 630073

Кузнецов Вадим Алексеевич — аспирант, старший инженер

13 Acad. Lavrentieva Ave., Novosibirsk 630090;

20 Karla Marksa Ave., Novosibirsk 630073

Vadim A. Kuznetsov — Postgraduate Student, Senior Engineer

vadya.suz98@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7859-1590ПротасовД. Ю.ProtasovD. Yu.

пpосп. Акад. Лавpентьева, д. 13, Новосибирск, 630090;

просп. Карла Маркса, д. 20, Новосибирск, 630073

Протасов Дмитрий Юрьевич — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

13 Acad. Lavrentieva Ave., Novosibirsk 630090;

20 Karla Marksa Ave., Novosibirsk 630073

Dmitry Yu. Protasov — Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher

protasov@isp.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7126-5338ДмитриевД. В.DmitrievD. V.

пpосп. Акад. Лавpентьева, д. 13, Новосибирск, 630090

Дмитриев Дмитрий Владимирович — младший научный сотрудник

13 Acad. Lavrentieva Ave., Novosibirsk 630090

Dmitriy V. Dmitriev — Junior Researcher

ddmitriev@isp.nsc.ruКостюченкоВ. Я.KostyuchenkoV. Ya.

ул. Плахотного, д. 10, Новосибирск, 630108

Костюченко Владимир Яковлевич — доктор физ.-мат. наук, профессор

10 Plakhotnogo Str., Novosibirsk 630108

Vladimir Ya. Kostyuchenko — Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor

v.y.kostuk@ssga.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7586-0107РогилоД. И.RogiloD. I.

пpосп. Акад. Лавpентьева, д. 13, Новосибирск, 630090

Рогило Дмитрий Игоревич — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

13 Acad. Lavrentieva Ave., Novosibirsk 630090

Dmitry I. Rogilo — Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher

rogilo@isp.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3171-5098ЖуравлевК. С.ZhuravlevK. S.

пpосп. Акад. Лавpентьева, д. 13, Новосибирск, 630090

Журавлев Константин Сергеевич — доктор физ.-мат. наук, зав. лабораторией

13 Acad. Lavrentieva Ave., Novosibirsk 630090

Konstantin S. Zhuravlev — Dr. Sci. (Phys.-Math.), Head of Laboratory

zhur@isp.nsc.ruИнститут физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный технический университетРоссияRzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State Technical UniversityRussian FederationИнститут физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наукРоссияRzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСибирский государственный университет геосистем и технологийРоссияSiberian State University of Geosystems and TechnologiesRussian Federation2025280120252814454Copyright © Кузнецов В.А., Протасов Д.Ю., Дмитриев Д.В., Костюченко В.Я., Рогило Д.И., Журавлев К.С., 20252025Кузнецов В.А., Протасов Д.Ю., Дмитриев Д.В., Костюченко В.Я., Рогило Д.И., Журавлев К.С.Kuznetsov V.A., Protasov D.Y., Dmitriev D.V., Kostyuchenko V.Y., Rogilo D.I., Zhuravlev K.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/602

Рассмотрен способ получения омического контакта к слоям In0.16Ga0.84As. Контактное сопротивление измерялось методом длинной линии с радиальной геометрией контактов. Показано, что контакт на основе Ni/Au/Ge/Au/Ge/Ni/Au является омическим и достигает минимального удельного контактного сопротивления 6∙10-5 Ом∙см2 после вжигания при температуре 450 °C в течение 5 мин в атмосфере формовочного газа. Для измерений дрейфовой скорости в сильном электрическом поле выбрана форма образца, исключающая попадание доменов сильного поля в область измерений. Получено выражение, позволяющее корректно рассчитывать значения напряженности электрического поля и дрейфовой скорости с учетом реальных геометрических размеров образца, определяемых методом растровой электронной микроскопии. Показано, что использование полученного выражения позволяет получать одинаковые полевые зависимости дрейфовой скорости для образцов In0,16Ga0,84As с разными геометрическими размерами.

The method of obtaining ohmic contact to In0.16Ga0.84As layers is given in this paper. Contact resistance was measured by the transmission line method with radial geometry of contacts. It is shown that the Ni/Au/Ge/Au/Ge/Ni/Au-based contact is ohmic and reaches a minimum specific contact resistance of 6∙10-5 Ohm∙cm2 after annealing at 450 °C for 5 min. in the atmosphere of forming gas. To measure the dependence of the drift velocity on a high electric field, a sample with a specific shape was chosen that prevents the penetration of high field domains into the measurement area. An expression is obtained that allows for accurate calculation of electric field strength and drift velocity, considering the actual geometric sizes of the sample as determined by scanning electron microscopy. It is shown that the obtained expression allows us to obtain the same field dependences of the drift velocity for In0.16Ga0.84As samples with different geometrical sizes.

гетероструктура In016Ga084As/GaAsконтактное сопротивлениесильное электрическое поледрейфовая скоростьheterostructure In0.16Ga0.84As/GaAscontact resistancehigh electric fielddrift velocityРост образцов выполнен в рамках Государственного задания Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (тема № FWGW-2025-0024). Создание контактных площадок методами литографии, исследование их морфологии методом растровой электронной микроскопии и измерения вольтамперных характеристик выполнены на оборудовании ЦКП «Наноструктуры» при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-72-10124). Авторы благодарны Ю.А. Живодкову за проведение данных измерений.The growth of the samples was carried out within the framework of the State Assignment of Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (topic No. FWGW-2025-0024). The creation of contact pads by lithography methods, the study of their morphology by scanning electron microscopy and the measurements of the current-voltage characteristics were performed on the equipment of the Nanostructures Collective Use Center with the financial support of the Russian Science Foundation (grant No. 22-72-10124). The authors are grateful to Yu.A. Zhivodkov for carrying out these measurements.ReferencesTokumitsu T., Kubota M., Sakai K., Kawai T. Application of GaAs device technology to millimeter-waves. SEI Technical Review. 2014; (79): 57—65.Tokumitsu T., Kubota M., Sakai K., Kawai T. Application of GaAs device technology to millimeter-waves. SEI Technical Review. 2014; (79): 57—65.Cho S.J., Wang C., Kim N.Y. High power density AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMTs using an optimized manufacturing process for Ka-band applications. Microelectronic Engineering. 2014; 113: 11—19. https://doi.org/10.1016/j.mee.2013.07.001Cho S.J., Wang C., Kim N.Y. High power density AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMTs using an optimized manufacturing process for Ka-band applications. Microelectronic Engineering. 2014; 113: 11—19. https://doi.org/10.1016/j.mee.2013.07.001Pashkovskii A.B., Bogdanov S.A., Bakarov A.K., Grigorenko A.B., Zhuravlev K.S., Lapin V.G., Lukashin V.M., Rogachev I.A., Tereshkin E.V., Shcherbakov S.V. Millimeter-wave donor-acceptor-doped DpHEMT. IEEE Transactions on Electron Devices. 2021; 68(1): 53—56. https://doi.org/10.1109/TED.2020.3038373Pashkovskii A.B., Bogdanov S.A., Bakarov A.K., Grigorenko A.B., Zhuravlev K.S., Lapin V.G., Lukashin V.M., Rogachev I.A., Tereshkin E.V., Shcherbakov S.V. Millimeter-wave donor-acceptor-doped DpHEMT. IEEE Transactions on Electron Devices. 2021; 68(1): 53—56. https://doi.org/10.1109/TED.2020.3038373Chen Y.C., Bhattacharya P.K. Determination of critical layer thickness and strain tensor in InxGa1-xAs/GaAs quantum-well structures by x-ray diffraction. Journal of Applied Physics. 1993; 73(11): 7389—7394. https://doi.org/10.1063/1.354030Chen Y.C., Bhattacharya P.K. Determination of critical layer thickness and strain tensor in InxGa1-xAs/GaAs quantum-well structures by x-ray diffraction. Journal of Applied Physics. 1993; 73(11): 7389—7394. https://doi.org/10.1063/1.354030Požela J. Physics of high-speed transistors. New York: Plenum Press; 1993. 337 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-1242-8Požela J. Physics of high-speed transistors. New York: Plenum Press; 1993. 337 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-1242-8Иващенко В.М., Митин В.В. Моделирование кинетических явлений в полупроводниках. Метод Монте-Карло. Киев: Наук. думка, 1990; 189 с.Ivashchenko V.M., Mitin V.V. Modeling of kinetic phenomena in semiconductors. Monte Carlo method. Kiev: Nauk. dumka; 1990. 189 p. (In Russ.)Воробьев Л.Е. Горячие электроны в полупроводниках и наноструктурах. СПб.: Изд-во СПбГТУ; 1999. 154 с.Vorobiev L.E. Hot electrons in semiconductors and nanostructures. St. Petersburg: Izd-vo SPbGTU; 1999. 154 p. (In Russ.)Kablukova E., Sabelfeld K.K., Protasov D., Zhuravlev K. Stochastic simulation of electron transport in a strong electrical field in low-dimensional heterostructures. Monte Carlo Methods and Applications. 2023; 29(4): 307—322. https://doi.org/10.1515/mcma-2023-2019Kablukova E., Sabelfeld K.K., Protasov D., Zhuravlev K. Stochastic simulation of electron transport in a strong electrical field in low-dimensional heterostructures. Monte Carlo Methods and Applications. 2023; 29(4): 307—322. https://doi.org/10.1515/mcma-2023-2019Thobel J.L., Baudry L., Cappy A., Bourei P., Fauquembergue R. Electron transport properties of strained InxGa1-xAs. Applied Physics Letters. 1990; 56(4): 346—348. https://doi.org/10.1063/1.102780Thobel J.L., Baudry L., Cappy A., Bourei P., Fauquembergue R. Electron transport properties of strained InxGa1-xAs. Applied Physics Letters. 1990; 56(4): 346—348. https://doi.org/10.1063/1.102780Айзенштат Г.И., Божков В.Г., Ющенко А.Ю. Измерение скорости насыщения электронов в квантовой яме AlGaAs/InGaAs. Известия вузов. Физика. 2010; 53(9): 34—39.Ayzenshtat G.I., Bozhkov V.G., Yushchenko A.Y. Measurement of the electron saturation velocity in an AlGaAs/InGaAs quantum well. Russian Physics Journal. 2011; 53(9): 914—920. https://doi.org/10.1007/s11182-011-9510-xШиленас А., Пожела Ю., Пожела К., Юцене В., Васильевский И.С., Галиев Г.Б., Пушкарев С.C., Климов Е.А. Максимальная дрейфовая скорость электронов в селективно легированных гетероструктурах InAlAs/InGaAs/InAlAs с введенной InAs-вставкой. Физика и техника полупроводников. 2013; 47(3): 348—352.Šilenas A., Požela Yu., Požela K., Jucienė V., Vasil’evskii I.S., Galiev G.B., Pushkarev S.S., Klimov E.A. Maximum drift velocity of electrons in selectively doped InAlAs/InGaAs/InAlAs heterostructures with InAs inserts. Semiconductors, 2013; 47: 372—375. https://doi.org/10.1134/S1063782613030263Протасов Д.Ю., Гуляев Д.В., Бакаров А.К., Торопов А.И., Ерофеев Е.В., Журавлев К.С. Увеличение насыщенной скорости дрейфа электронов в pHEMT гетероструктурах с донорно-акцепторным легированием. Письма в журнал технической физики. 2018; 44(6): 77—84. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.06.45770.17098Protasov D.Yu., Gulyaev D.V., Bakarov A.K., Toropov A.I., Erofeev E.V., Zhuravlev K.S. Increasing saturated electron-drift velocity in donor-acceptor doped pHEMT heterostructures. Technical Physics Letters. 2018; 44: 260—262. https://doi.org/10.1134/S1063785018030240Kim I.H. Pd/Ge(or Si)/Pd/Ti/Au Ohmic Contacts to n-type InGaAs for AlGaAs/GaAs HBTs. Metals and Materials International. 2004; 10(4): 381—386.Kim I.H. Pd/Ge(or Si)/Pd/Ti/Au Ohmic Contacts to n-type InGaAs for AlGaAs/GaAs HBTs. Metals and Materials International. 2004; 10(4): 381—386.Lee J.-M., Choi I.-H., Park S. H., Min B.-G., Lee T.-W., Park M. P., Lee K.-H. WNx/WN0.5x/W ohmic contact to n-InGaAs and its application to AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors. Journal of the Korean Physical Society. 2000; 37(1): 43—48.Lee J.-M., Choi I.-H., Park S. H., Min B.-G., Lee T.-W., Park M. P., Lee K.-H. WNx/WN0.5x/W ohmic contact to n-InGaAs and its application to AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors. Journal of the Korean Physical Society. 2000; 37(1): 43—48.Iliadis A.A., Zahurak J.K., Neal T., Masselink W.T. Lateral diffusion effects in AuGe based source-drain contacts to AlInAs/InGaAs/InP doped channel MODFETs. Journal of Electronic Materials. 1999; 28(8): 944—948.Iliadis A.A., Zahurak J.K., Neal T., Masselink W.T. Lateral diffusion effects in AuGe based source-drain contacts to AlInAs/InGaAs/InP doped channel MODFETs. Journal of Electronic Materials. 1999; 28(8): 944—948.Yearsley J.D., Lin J.C., Hwang E., Datta S., Mohney S.E. Ultra low-resistance palladium silicide Ohmic contacts to lightly doped n-InGaAs. Journal of Applied Physics. 2012; 112: 054510. https://doi.org/10.1063/1.4748178Yearsley J.D., Lin J.C., Hwang E., Datta S., Mohney S.E. Ultra low-resistance palladium silicide Ohmic contacts to lightly doped n-InGaAs. Journal of Applied Physics. 2012; 112: 054510. https://doi.org/10.1063/1.4748178Nebauer E., Mai M., Richter E., Würfl J. Low resistance, thermally stable Au/Pt/Ti/WSiN ohmic contacts on n+-InGaAs/n-GaAs layer systems. Journal of Electronic Materials. 1998; 27(12): 1372—1374. https://doi.org/10.1007/s11664-998-0100-9Nebauer E., Mai M., Richter E., Würfl J. Low resistance, thermally stable Au/Pt/Ti/WSiN ohmic contacts on n+-InGaAs/n-GaAs layer systems. Journal of Electronic Materials. 1998; 27(12): 1372—1374. https://doi.org/10.1007/s11664-998-0100-9Barker J.M., Akis R., Thornton T.J., Ferry D.K., Goodnick S.M. High field transport studies of GaN. Physica Status Solidi. 2002; 190(1): 263—270.Barker J.M., Akis R., Thornton T.J., Ferry D.K., Goodnick S.M. High field transport studies of GaN. Physica Status Solidi. 2002; 190(1): 263—270.Barker J.M., Ferry D.K., Koleske D.D., Shul R.J. Bulk GaN and AlGaN/GaN heterostructure drift velocity measurements and comparison to theoretical models. Journal of Applied Physics. 2005; 97: 063705. https://doi.org/10.1063/1.1854724Barker J.M., Ferry D.K., Koleske D.D., Shul R.J. Bulk GaN and AlGaN/GaN heterostructure drift velocity measurements and comparison to theoretical models. Journal of Applied Physics. 2005; 97: 063705. https://doi.org/10.1063/1.1854724Yang D., Bhattacharya P.K., Hong W.P., Bhat R., Hayes J. R. High-field transport properties of lnAsxP1-x/InP (0.3≤x≤1) modulation doped heterostructures at 300 and 77 K. Journal of Applied Physics. 1992; 72(1): 174—178. https://doi.org/10.1063/1.352154Yang D., Bhattacharya P.K., Hong W.P., Bhat R., Hayes J. R. High-field transport properties of lnAsxP1-x/InP (0.3≤x≤1) modulation doped heterostructures at 300 and 77 K. Journal of Applied Physics. 1992; 72(1): 174—178. https://doi.org/10.1063/1.352154Gulyaev D.V., Zhuravlev K.S., Bakarov A.K., Toropov A.I., Protasov D.Yu., Gutakovskii A.K., Ber B.Ya., Kazantsev D.Yu. Influence of the additional p+ doped layers on the properties of AlGaAs/InGaAs/AlGaAs heterostructures for high power SHF transistors. Journal Physics D: Applied Physics. 2016; 49: 095108. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/9/095108Gulyaev D.V., Zhuravlev K.S., Bakarov A.K., Toropov A.I., Protasov D.Yu., Gutakovskii A.K., Ber B.Ya., Kazantsev D.Yu. Influence of the additional p+ doped layers on the properties of AlGaAs/InGaAs/AlGaAs heterostructures for high power SHF transistors. Journal Physics D: Applied Physics. 2016; 49: 095108. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/9/095108Андреев А.Н., Растегаева М.Г., Растегаев В.П., Решанов С.А. К вопросу об учете растекания тока в полупроводнике при определении переходного сопротивления омических контактов. Физика и техника полупроводников. 1998; 32(7): 832—838.Andreev A.N., Rastegaeva M.G., Rastegaev V.P., Reshanov S.A. Allowing for current spreading in semiconductors during measurements of the contact resistivity of ohmic contacts. Semiconductors. 1998; 32: 739—744. https://doi.org/10.1134/1.1187496Khan I.A., Cooper J.A. Measurement of high-field electron transport in silicon carbide. IEEE Transactions on Electron Devices. 2000; 47(2): 269—273. https://doi.org/10.1109/16.822266Khan I.A., Cooper J.A. Measurement of high-field electron transport in silicon carbide. IEEE Transactions on Electron Devices. 2000; 47(2): 269—273. https://doi.org/10.1109/16.822266Пожела Ю., Пожела К., Рагуотис Р., Юцене В. Дрейфовая скорость электронов в квантовых ямах селективно легированных гетероструктур In0.5Ga0.5As/AlxIn1-xAs и In0.2Ga0.8As/AlxGa1-xAs в сильных электрических полях. Физика и техника полупроводников. 2011; 45(6): 778—782.Požela J., Požela K., Raguotis R., Jucienė V. Drift velocity of electrons in quantum wells of selectively doped In0.5Ga0.5As/AlxIn1-xAs and In0.2Ga0.8As/AlxGa1-xAs heterostructures in high electric fields. Semiconductors. 2011; 45: 761—765. https://doi.org/10.1134/S1063782611060212Thobel J.L., Baudry L., Bourel P., Dessenne F., Charef M. Monte Carlo modeling of high-field transport in III-V heterostructures. Journal of Applied Physics. 1993; 74(10): 6274—6280. https://doi.org/10.1063/1.355145Thobel J.L., Baudry L., Bourel P., Dessenne F., Charef M. Monte Carlo modeling of high-field transport in III-V heterostructures. Journal of Applied Physics. 1993; 74(10): 6274—6280. https://doi.org/10.1063/1.355145

The authors declare that there are no conflicts of interest present.