A simulation model for the density of states and for incomplete ionization in crystalline silicon. I. Establishing the model in Si:P

Journal of Applied Physics

Volumn 100, Issue 11, 2006, Pages

  Altermatt, P P ^a   Schenk, A ^b,c   Heiser, G ^d  

^a LEIBNIZ UNIVERSITY HANNOVER   (Germany)

^b ETH ZURICH   (Switzerland)

^c SYNOPSYS SWITZERLAND LLC   (Switzerland)

^d UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARRIER CONCENTRATION; COMPUTER SIMULATION; CRYSTALLINE MATERIALS; IONIZATION; MATHEMATICAL INSTRUMENTS; PHOSPHORUS; PHOTOLUMINESCENCE; SEMICONDUCTOR DOPING;

CONDUCTANCE MEASUREMENTS; CONDUCTION BAND; CRYSTALLINE SILICON; SIMULATION MODEL;

SILICON;

EID: 33845764861     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2386934     Document Type: Article

References (140)

1. H. Watanabe and S. Takagi, J. Appl. Phys. 90, 1600 (2001).
2. G. Xiao, J. Lee, J. J. Liou, and A. Ortiz-Conde, Microelectron. Reliab. 39, 1299 (1999).
3. Y. T. Lee, D. S. Woo, J. D. Lee, and B. G. Park, J. Korean Phys. Soc. 33, S200 (1998).
4. Y. Yue and J. J. Liou, Solid-State Electron. 39, 318 (1996).
5. G. L. Pearson and J. Bardeen, Phys. Rev. 75, 865 (1949).
6. R. A. Abram, G. J. Rees, and B. L. H. Wilson, Adv. Phys. 27, 799 (1978).
7. P. A. Lee and T. V. Ramakrishnan, Rev. Mod. Phys. 57, 287 (1985).
8. D. Belitz and T. R. Kirkpatrick, Rev. Mod. Phys. 66, 261 (1994).
9. R. G. Aggarwal and A. K. Ramdas, Phys. Rev. 140, A1246 (1965).
10. D. Karaiskaj, T. A. Meyer, M. L. W. Thewalt, and M. Cordona, Phys. Rev. B 68, 121201 (2003).
11. R. G. Pires, R. M. Dickstein, S. L. Titcomb, and R. L. Anderson, Cryogenics 30, 1064 (1990).
12. F. Bassani, G. Iadonisi, and B. Preziosi, Rep. Prog. Phys. 37, 1099 (1974).
13. Y. P. Varshni and S. M. Khanna, Phys. Rev. B 43, 9279 (1991).
14. A. L. Efros, Sov. Phys. Usp. 16, 789 (1974).
15. L. V. Keldysh and G. P. Proshko, Sov. Phys. Solid State 5, 2481 (1964).
16. E. O. Kane, Solid-State Electron. 28, 3 (1985).
17. G. A. Thomas, M. Capizzi, F. DeRosa, R. N. Bhatt, and T. M. Rice, Phys. Rev. B 23, 5472 (1981).
18. D. Karaiskaj, J. A. H. Stotz, T. Meyer, M. L. W. Thewalt, and M. Cardona, Phys. Rev. Lett. 90, 186402 (2003).
19. D. F. Holcomb and J. J. Rehr, Phys. Rev. 183, 773 (1969).
20. R. Riklund and K. A. Chao, Phys. Rev. B 26, 2168 (1982).
21. D. New and T. G. Castner, Phys. Rev. B 29, 2077 (1984).
22. D. New, Phys. Rev. B 32, 2419 (1985).
23. A. Roy, M. Turner, and M. P. Sarachik, Phys. Rev. B 37, 5522 (1988).
24. M. Lakner, H. v. Löhneysen, A. Langenfeld, and P. Wölfle, Phys. Rev. B 50, 17064 (1994).
25. R. N. Bhatt and T. M. Rice, Philos. Mag. B 42, 859 (1980).
26. J. D. Quirt and J. R. Marko, Phys. Rev. B 7, 3842 (1973).
27. N. Mikoshiba, Rev. Mod. Phys. 40, 833 (1968).
28. J. R. Marko, J. P. Harrison, and J. D. Quirt, Phys. Rev. B 10, 2448 (1974).
29. V. Radhakrishnan, P. C. Sharma, and M. Singh, Z. Phys. B: Condens. Matter 39, 15 (1980).
30. T. F. Rosenbaum, R. F. Milligan, M. A. Paalanen, G. A. Thomas, R. N. Bhatt, and W. Lin, Phys. Rev. B 27, 7509 (1983).
31. A. Blaschette, A. Ruzzu, S. Wagner, and H. v. Löhneysen, Europhys. Lett. 36, 527 (1996).
32. S. Kobayashi, Y. Monden, and W. Sasaki, Solid State Commun. 30, 661 (1979).
33. F. Mousty, P. Ostoja, and L. Passari, J. Appl. Phys. 45, 4576 (1974).
34. W. R. Thurber, R. L. Mattis, Y. M. Liu, and J. J. Filiben, J. Electrochem. Soc. 127, 1807 (1980).
35. W. Baltensperger, Philos. Mag. 44, 1355 (1953).
36. G. M. Guichar, C. Sebenne, F. Proix, and M. Balkanski, Phys. Rev. B 5, 422 (1972).
37. S. Toyotomi, J. Phys. Soc. Jpn. 38, 175 (1975).
38. W. Scott and C. E. Jones, J. Appl. Phys. 50, 7258 (1979).
39. M. Capizzi, G. A. Thomas, F. D. Rosa, R. N. Bhatt, and T. M. Rice, Phys. Rev. Lett. 44, 1019 (1980).
40. D. Jerome, C. Ryter, H. J. Schulz, and J. Friedel, Philos. Mag. B 52, 403 (1985).
41. A. Gaymann, H. P. Geserich, and H. v. Löhneysen, Phys. Rev. Lett. 71, 3681 (1993).
42. R. N. Bhatt and T. M. Rice, Phys. Rev. B 23, 1920 (1981).
43. B. Bergersen, J. A. Rostworowski, M. Eswaran, R. R. Parsons, and P. Jena, Phys. Rev. B 14, 1633 (1976).
44. M. Eswaran, B. Bergersen, J. A. Rostworowski, and R. R. Parsons, Solid State Commun. 20, 811 (1976).
45. R. R. Parsons, Solid State Commun. 29, 1 (1979).
46. O. J. Glembocki and F. H. Pollak, Phys. Rev. B 25, 1193 (1982).
47. M. Asche and O. Sarbei, Phys. Status Solidi B 103, 11 (1981).
48. R. Pässler, Solid-State Electron. 39, 1311 (1996).
49. A. Schenk, J. Appl. Phys. 84, 3684 (1998).
50. C. Benoit̀la Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).
51. P. T. Landsberg and D. J. Robbins, Solid-State Electron. 28, 137 (1985).
52. M. L. W. Thewalt, G. Kirczenow, R. R. Parsons, and R. Barrie, Can. J. Phys. 54, 1728 (1976).
53. J. Menendez and M. Cardona, Phys. Rev. B 29, 2051 (1984).
54. F. Cerdeira, T. A. Fjeldly, and M. Cardona, Phys. Rev. B 8, 4734 (1973).
55. L. Pintschovius, J. A. Verǵs, and M. Cardona, Phys. Rev. B 26, 5658 (1982).
56. J. Shah, M. Combescot, and A. H. Dayem, Phys. Rev. Lett. 38, 1497 (1977).
57. J. Monecke, J. Kortus, and W. Cordts, Phys. Rev. B 47, 9377 (1993).
58. W. D. Straub, H. Roth, W. Bernard, S. Goldstein, and J. E. Mulhern, Phys. Rev. Lett. 21, 752 (1968).
59. M. Lakner and H. v. Löhneysen, Phys. Rev. Lett. 70, 3475 (1993).
60. V. Dyakonov and G. Denninger, Phys. Rev. B 46, 5008 (1992).
61. J. Serre and A. Ghazali, Phys. Rev. B 28, 4704 (1983).
62. A. Ghazali and J. Serre, Solid-State Electron. 28, 145 (1985).
63. K. P. Abdurakhmanov, S. Mirakhmedov, and A. T. Teshabaev, Sov. Phys. Semicond. 12, 457 (1987).
64. G. D. Mahan and J. W. Conley, Appl. Phys. Lett. 11, 29 (1967).
65. J. W. Conley and G. D. Mahan, Phys. Rev. 161, 681 (1967).
66. K. P. Abdurakhmanov, S. Mirakhmedov, A. Teshabaev, and S. S. Khudaiberdiev, Sov. Phys. Semicond. 10, 393 (1976).
67. H. G. Busmann, S. Ewert, W. Sander, K. Seibert, P. Balk, and A. Steffen, Z. Phys. B: Condens. Matter 59, 439 (1985).
68. G. Salace and J. M. Patat, Thin Solid Films 207, 213 (1992).
69. J. Nishizawa and M. Kimura, Jpn. J. Appl. Phys. 14, 1529 (1975).
70. M. N. Alexander and D. F. Holcomb, Rev. Mod. Phys. 40, 815 (1968).
71. K. F. Berggren and B. E. Sernelius, Phys. Rev. B 24, 1971 (1981).
72. R. E. Halliwell and R. R. Parsons, Can. J. Phys. 52, 1336 (1974).
73. J. Wagner, Phys. Rev. B 29, 2002 (1984).
74. N. Kobayashi, S. Ikehata, S. Kobayashi, and W. Sasaki, Solid State Commun. 32, 1147 (1979).
75. N. Kobayashi, S. Ikehata, S. Kobayashi, and W. Sasaki, Solid State Commun. 24, 67 (1977).
76. R. K. Sundfors and D. F. Holcomb, Phys. Rev. 136, A810 (1964).
77. T. Geballe and G. W. Hull, Phys. Rev. 98, 940 (1955).
78. R. Keyes, Solid State Commun. 32, 179 (1979).
79. M. Miyao, T. Motooka, N. Natsuaki, and T. Tokuyama, Solid State Commun. 37, 605 (1981).
80. A. Schenk, J. Appl. Phys. 79, 814 (1996).
81. A. Selloni and S. T. Pantelides, Phys. Rev. Lett. 49, 586 (1982).
82. E. O. Kane, Phys. Rev. 131, 79 (1963).
83. J. C. Phillips, Europhys. Lett. 14, 367 (1991).
84. E. Daub and P. Würfel, J. Appl. Phys. 80, 5325 (1996).
85. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 1981).
86. U. Pietsch and K. Unger, Phys. Status Solidi A 80, 165 (1983).
87. I. Yokota, J. Phys. Soc. Jpn. 19, 1487 (1964).
88. M. A. Green, J. Appl. Phys. 67, 2944 (1990).
89. T. N. Morgan, Phys. Rev. 139, A343 (1965).
90. A. Lü, Z. Zhang, K. A. Chao, and J. Zhu, Phys. Rev. B 31, 8087 (1985).
91. K. L. Liu, B. Bergersen, and P. Modrak, Can. J. Phys. 58, 1142 (1980).
92. K. L. Liu, P. Modrak, and B. Bergersen, Can. J. Phys. 60, 1743 (1982).
93. K. L. Liu and B. Bergersen, Can. J. Phys. 59, 141 (1981).
94. K. Morigaki and F. Yonezawa, Prog. Theor. Phys. 57, 146 (1975).
95. S. Sumerfield, J. A. McInnes, and P. N. Butcher, J. Phys. C 20, 3647 (1987).
96. W. C. de Oliveira and E. V. Anda, Solid State Commun. 69, 575 (1989).
97. R. M. Swanson and S. E. Swirhun, Sandia National Laboratories Technical Report No. SAND97-7019, 1987.
98. N. A. Penin, B. G. Zhurkin, and B. A. Volkov, Sov. Phys. Solid State 7, 2580 (1966).
99. M. Levy, P. Y. Yu, Y. Zhang, and M. P. Sarachik, Phys. Rev. B 49, 1677 (1994).
100. Y. Nishio, K. Kajita, and W. Sasaki, Solid State Commun. 79, 1017 (1991).
101. U. Thomanschefsky and D. F. Holcomb, Phys. Rev. B 45, 13356 (1992).
102. M. J. Hirsch, D. F. Holcomb, R. N. Bhatt, and M. A. Paalanen, Phys. Rev. Lett. 68, 1418 (1992).
103. J. Serre, A. Ghazali, and P. Leuroux Hgon, Phys. Rev. B 23, 1971 (1981).
104. A. P. Levanyuk and V. V. Osipov, Sov. Phys. Semicond. 7, 721 (1973).
105. A. P. Levanyuk and V. V. Osipov, Sov. Phys. Semicond. 7, 727 (1973).
106. T. G. Castner, Phys. Rev. B 21, 3523 (1980).
107. S. S. Li, The Dopant Density and Temperature Dependence of Electron Mobility and Resistivity in n-Type Silicon, Nat. Bur. Stand. (U.S.) Spec. Publ. No. 400-33 (U.S. GPO, Washington, DC, 1977).
108. S. S. Li and W. R. Thurber, Solid-State Electron. 20, 609 (1977).
109. T. F. Lee and T. C. McGill, J. Appl. Phys. 46, 373 (1975).
110. J. R. Lowney, A. H. Kahn, J. L. Blue, and C. L. Wilson, J. Appl. Phys. 52, 4075 (1981).
111. J. Hubbard, Proc. R. Soc. London, Ser. A 281, 401 (1964).
112. N. F. Mott and J. H. Davies, Philos. Mag. B 42, 845 (1980).
113. M. Taniguchi and S. Narita, Solid State Commun. 20, 131 (1976).
114. P. Norton, J. Appl. Phys. 47, 308 (1976).
115. P. Norton, Phys. Rev. Lett. 37, 164 (1976).
116. J. Wagner and J. A. del Alamo, J. Appl. Phys. 63, 425 (1988).
117. J. Wagner, Phys. Rev. B 32, 1323 (1985).
118. R. R. Parsons, Can. J. Phys. 56, 814 (1978).
119. R. R. Parsons, Solid State Commun. 29, 763 (1979).
120. R. R. Parsons, J. A. Rostworowski, R. E. Halliwell, and R. Barrie, Can. J. Phys. 55, 1349 (1977).
121. J. D. Quirt and J. R. Marko, Phys. Rev. B 5, 1716 (1972).
122. P. Landsberg, Proc. Phys. Soc., London, Sect. A 65, 604 (1952).
123. E. A. Guggenheim, Proc. Phys. Soc., London, Sect. A 66, 121 (1953).
124. P. Norton, T. Braggins, and H. Levinstein, Phys. Rev. B 8, 5632 (1973).
125. W. R. Thurber, J. Electron. Mater. 9, 551 (1980).
126. J. A. del Alamo and R. M. Swanson, J. Appl. Phys. 57, 2314 (1985).
127. W. R. Thurber, R. L. Mattis, Y. M. Liu, and J. J. Filliben, The Relationship Between Resistivity and Dopant Density for Phosphorous- and Boron-Doped Silicon, Natl. Bur. Stand. (U.S.) Spec. Publ. No. 400-64 (U.S. GPO, Washington, DC, 1981).
128. D. Long, Phys. Rev. 120, 2024 (1960).
129. J. Messier and J. M. Flores, J. Phys. Chem. Solids 24, 1539 (1963).
130. L. Esaki and Y. Miyahara, Solid-State Electron. 1, 13 (1960).
131. P. G. Litovchenko, V. S. Lutsyak, I. G. Kirnas, P. M. Kurilo, and V. M. Nitsovich, Phys. Status Solidi A 21, 419 (1974).
132. S. Nakanuma, J. Electrochem. Soc. 111, 1199 (1964).
133. P. Altermatt, G. Heiser, and A. Schenk (unpublished).
134. W. Kuzmicz, Solid-State Electron. 29, 1223 (1986).
135. W. Nuyts and R. van Overstraeten, J. Appl. Phys. 42, 3988 (1971).
136. M. Finetti, A. M. Mazzone, L. Passari, S. Pietra, and E. Susi, J. Appl. Phys. 47, 4590 (1976).
137. F. J. Morin and J. P. Maita, Phys. Rev. 96, 28 (1954).
138. C. Yamanouchi, K. Mizuguchi, and W. Sasaki, J. Phys. Soc. Jpn. 22, 859 (1967).
139. N. N. Dmitrenko, I. G. Kirnas, P. M. Kurilo, P. G. Litovchenko, V. S. Lutsyak, and V. M. Nitsovitch, Phys. Status Solidi A 26, K45 (1974).
140. P. L. Hugon and A. Ghazali, Phys. Rev. B 14, 602 (1976).