Émission d'électrons à partir de pièges profonds dans HfO2 sous excitation thermique et optique

Le rapport entre les énergies d'ionisation optique et thermique dépend de la nature du défaut et de la force de l'interaction des électrons piégés avec les phonons. Connaître ce rapport pour un certain type de défaut permet de prédire, par exemple, les énergies d'émission thermique à partir des valeurs mesurées optiquement. Nous présentons les résultats de l'extraction empirique directe du rapport entre les énergies d'émission d'électrons optiques et thermiques pour les pièges d'électrons en masse de HfO2, complétés par une analyse théorique du mécanisme physique des transitions électroniques de l'état piégé à la limite de mobilité. Nous montrons qu'en appliquant différents mécanismes d'excitation, nous affectons les mêmes pièges profonds à l'intérieur du gap de bande HfO2 ; c'est-à-dire que ces pièges sont à la fois actifs optiquement et thermiquement et sont susceptibles d'avoir une nature similaire. Le rapport empirique extrait d'énergie d'ionisation optique/thérmique de 2,2±0,3 est en bon accord avec la nature polaronique des pièges d'électrons sondés, comme le montrent les résultats des calculs théoriques. Nos résultats fournissent des méthodologies expérimentales et théoriques pour relier de manière cohérente les énergies d'ionisation thermique et optique des pièges d'électrons et décrire leurs distributions dans le gap de bande des oxydes amorphes, et peuvent aider à améliorer les cadres de modélisation pour les questions de fiabilité liées aux pièges d'oxydes. Publié par l'American Physical Society 2024.