PHOTOÉMISSION DANS LES DIÉLECTRIQUES : MESURE DU LIBRE PARCOURS MOYEN DES ÉLECTRONS ET APPLICATION A LA DÉTERMINATION DES PROFILS DE CHARGES

Résumé
La diffusion des photoélectrons, émis dans le diélectrique d'une structure MOS, par les phonons optiques est appliquée à la détermination du libre parcours moyen l des électrons et du profil de charge aux deux interfaces dans l'isolant. L'effet des forces images sur l'électron injecté dans le diélectrique se traduit par l'existence d'une barrière de potentiel que l'électron doit franchir, située à une distance x₀ de l'interface considérée. Berglund et Powell ont montré que la diffusion des porteurs sur cette distance x₀ module le photocourant par le facteur exp - x₀/l. Dans une structure W-Al₂O₃-Si, les courbes de Fowler tracées pour différentes polarisations mettent en évidence l'abaissement de barrière dû à l'effet Schottky et permettent de déterminer le libre parcours moyen de l'électron dans l'alumine normalement à la surface (2,9 Å). L'alumine (300 Å) et le tungstène (150 Å) sont obtenus par pyrolyse successive de Al-Cl₃ et WCl₆. Le libre parcours moyen dans la silice (35 Å) a été déterminé par photo-émission interne à polarisation variable et par photo-émission dans le vide à épaisseur de silice variable. La présence d'une distribution spatiale ρ(x) de charges dans le diélectrique modifie le champ électrique et par suite x₀. L'étude comparative des courbes de photo-émission I-V, sous illumination constante, dans une structure Au-SiO₂-Si avant et après implantation de B⁺_II montre un décalage ƊV = f(I) qui permet d'atteindre à la distribution de charge produite ρ(x). Pour une épaisseur de silice de 4 700 Å, une distribution de charges négatives de la forme 2 × 10¹⁹ exp(- x/40 Å) a été observée à partir des interfaces Si-SiO₂ et Au-SiO₂.