4.3.2 Mittlere Störstellendichten ,

Die räumlich und energetisch gemittelte Störstellendichte am Frontinterface wird aus dem CP-Experiment mit Hilfe der Formel von Groeseneken [34] berechnet. Demnach ergibt sich bei Verwendung einer trapezförmigen Gate-Spannung mit Flankensteigzeit bzw. Flankenfallzeit ein CP-Signal der Größe

Die weiteren Symbole in dieser Formel bedeuten: q die Elementarladung, die mittlere räumliche Störstellendichte am Frontinterface, und die effektive Kanallänge bzw. -weite, die Meßfrequenz, die Temperaturspannung, die thermischen Geschwindigkeiten von Elektronen und Löchern, die CP-Flachbandspannung, die CP-Einsatzspannung und die Pumpamplitude der Trapezspannung am Frontgate. ist die Eigenleitungsdichte, und sind die Einfangquerschnitte von Elektronen und Löchern. Diese werden als unabhängig von der Störstellendichte, den Ladungsträgerkonzentrationen und der Energie im verbotenen Band angenommen.
Wählt man = so erhält man aus der Trapez- eine Dreieckspannung. Mit = lautet die modifizierte Formel für das CP-Signal nach [34]:

Differenziert man den Absolutbetrag der pro Periode rekombinierten CP-Ladung = logarithmisch gegen die Frequenz

so erhält man eine einfache Formel für die Dichte der Störstellen, die nur von der Gate-Oberfläche und der Temperaturspannung abhängig ist. Aus dem Anstieg der halblogarithmisch dargestellten -Funktion läßt sich einfach die Dichte der Störstellen ablesen.
Ferner führt die Extrapolation derselben Kurve = auf eine Gleichung, die die Ermittlung des geometrischen Mittelwertes der Einfangquerschnitte zuläßt [34]:

Mit Hilfe der Formeln (4.3)-(4.6) wurden die mittlere Störstellendichte und die mittleren Einfangquerschnitte in [76] auf folgende Art gewonnen: CP-Daten wurden von einer Dünnfilm SOI -Diode gemäß Abbildung 1 in [76] einmal mit trapezförmigem (==, Abbildung 1[76]), einmal mit dreiecksförmigem Gate-Signal (=, Abbildung 3 in [76]) aufgenommen. Aus dem trapezförmigen Signal wurden mit (4.5) und (4.6) der Wert = und = ermittelt. Zur Probe wurden die so ermittelten Werte für die Einfangquerschnitte in (4.3) eingesetzt und mit den CP-Daten gemäß Abbildung 1 in [76] der Wert = für die Störstellendichte ermittelt. Diese Werte werden jedoch nur als Richtwerte benutzt, da für eine genaue Simulation die Kenntnis der Verteilung der Störstellendichte im verbotenen Band notwendig ist (siehe Abschnitt 4.3.3).
Bei den vorangegangenen CP-Experimenten wurde das Backinterface ständig in Akkumulation bzw. in Inversion gehalten, um das CP-Signal nicht durch zusätzliche CP-Komponenten, die bei einem Backinterface in Depletion entstehen können, zu verfälschen.
Die Rollen von Front- und Backinterface können vertauscht werden. Es handelt sich beim darunterliegenden nicht um thermisch aufgewachsenes Oxid, sondern um das Oxid des SIMOX-Prozesses (Separation by Implantation of Oxygen). Die Physik einer solchen Halbleiter-Oxid-Grenzfläche ist wesentlich weniger erforscht als jene thermisch aufgewachsener Gate-Oxide. Die hohe Störstellendichte am Backinterface entsteht vermutlich bei der Formation des vergrabenen Oxids und wird durch den anschließenden Temperaturschritt nicht ausreichend ausgeheilt. Akkumuliert bzw. invertiert man das Frontinterface und pulst man das Backgate mit Hilfe einer ans Substrat angelegten und über einen Meßverstärker gepufferten Trapezspannung, so kann die Dichte der an dieser Grenzfläche existierenden Störstellen gefunden werden. Diese Dichte liegt gemäß Abbildung 8 in [76] um mindestens eine Größenordnung höher als am Frontinterface. In den Simulationen wurde ein um den Faktor höherer Wert, nämlich von = angenommen. Dieser höhere Wert führt zu einer sehr guten Übereinstimmung der simulierten dimensionalen Effekte (siehe Abschnitt 4.5) mit den experimentellen Werten. fungiert hier gewissermaßen als Anpassungsparameter. Dieser hohe Werte der energetisch uniformen Störstellendichte am Backgate ist unverträglich mit den Resultaten von CP-Experimenten mit dem Backinterface in Depletion, da die Simulation solcher Experimente (siehe Abschnitt 4.4, Abbildung 4.8) mit einer hohen Störstellendichte aufgrund der starken Potentialkopplung viel zu hohe ergeben. Dieser Widerspruch könnte durch eine stark nichtuniforme Verteilung der Störstellen am Backinterface im verbotenen Band erklärt werden.
Räumlich werden alle Störstellen-Verteilungen als homogen angenommen. Zwar kann durch eine laterale Profilierungstechnik [2] Aufschluß über die räumliche Verteilung der Grenzflächenzustände gewonnen werden, doch waren entsprechende Meßergebnisse nicht vorhanden. Neuere experimentelle Arbeiten lassen auf signifikante räumliche Variationen der Störstellendichte schließen [23].