Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смирнов Л.С. -> "Легирование полупроводников методом ядерных реакций" -> 23

Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.

Смирнов Л.С., Соловьев С.П., Стась В.Ф., Харченко В.А. Легирование полупроводников методом ядерных реакций: Монография — Новосибирск: Наука, 1981. — 186 c.
Скачать (прямая ссылка): legir.zip
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 76 >> Следующая


Следует отметить, что большие значения Ь и 1у для кремния указывают на предпочтительность применения к нему технологии ядерного легирования как медленными нейтронами, так и у-излучением. Выше указывалось, что эго уже сейчас обеспечило крупномасштабное легирование кремния с помощью облучения нейтронами, и можно ожидать аналогичного развития технологии легирования кремния с помощью фотоядерных реакций.

2.6. ВЛИЯНИЕ ПОБОЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЯДЕРНОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ

Побочные продукты ядерных превращений

Уже из предыдущих рассуждений можно сделать вывод о том, что заданный результат ядерного легирования для конкретного материала, как правило, нельзя получить в чистом виде, так как при каждом виде излучения и энергии облучающих частиц одновременно могут происходить различные ядерные превращения с образованием набора продуктов. Поэтому желательно точно знать как вид, так и эффективность всех возможных реакций, характер влияния образующихся примесей на свойства облучаемого материала (донорный или акцеп-

56
торный). Тогда можно рассчитать изменение концентрации носителей заряда в результате облучения. К сожалению, это далеко не всегда можно сделать с необходимой точностью..

Например, в ядерном реакторе энергетический состав потока нейтронов в каждом конкретном участке облучения‘чем-то отличается от облучения, в другом месте и может частично изменяться при введении внутрь реактора материалов, не свя-> занных с процессом легирования. При легировании реальных протяженных кристаллов нельзя считать однородными и геометрические параметры пучка облучающих частиц. Следует также иметь в виду, что как биографические примеси, так и примеси, полученные в результате ядеркых превращений, могут сами участвовать в ядерных реакциях и давать вторичные продукты ядерных. превращений. И, наконец, в реакторе наряду с нейтронным излучением всегда имеется у-излучение, максимальная энергия которого достигает 7,5 МэВ [5] и которое может создавать некоторое количество примесей вследствие фотоядерных реакций.

Все это требует максимально строгого учета указанных факторов при организации легирования конкретных материалов. Однако в некоторых случаях суммарное влияние побочных примесей можно оценить теоретически или экспериментально и с помощью определенных технических приемов устранить влияние неравномерности облучения на результат легирования.'

Рассмотрим с этих позиций возможную роль побочных ядерных реакций в кремнии, кроме главной (п, у)-реакции с получением фосфора. Такие побочные реакции могут протекать на быстрых нейтронах. В частности, возможны следующие реакции:

&

28

Г

(п, 2п) 8р А127; $1™(п,2п)Б123; &3>, 2п) Зр;

' ' 14,4С

ЗР (п, р) А1

28

ЭР; ЭР {/г, р)А1

V- 29

2,31 мин

29

29.

6,8 мин

30.

Зр(п, ос) А^25; ВР(п, ос) А^26; вР(гс, ос) Щ

2?

Р ^

,40 МИН

А1:

27

Для оценки вклада перечисленных реакций нужно знать для каждой из них пороговую энергию, сечение активации и относительное количество нейтронов в спектре реактора с энергией выше пороговой. В качестве побочного эффекта следует также учесть, что атомы Р81 способны претерпевать дальнейшие превращения по схеме

Р31(",7)РЯ~й^. (2.31)

57
Таблица 2.9

Сравнительная эффективность и продукты ядерных реакций под действием

нейтронов в кремнии

Изотоп и его концентрация, % Тип реакции Пороговая энергия, МэВ Сечение реакций, барн Период полураспада т1/2 Продукты реакций Относи- тельная эффектив- ность реакций
812а, 92,18 га, у . ,
га, 2п 17,4 10-2—10-3 4,14 с А127 <10“4
п, а. 2,7 ~-ю-1 — Мя26 ~3 ¦ 10“3
га, р 3,9 0,004 2,31 мин Б!28 —
812Э, 4,71 п, у — — 8130 —
га, 2га 8,7 — 3128 —
га, а 0,04(?) Ю-4 — Мд26 ~10~3
га, р 3,2 6,6 мин Э!22 —
8130, 3,12 га, у — 0,11 2,62 ч р31 1,0
га, 2га >10,0 — 3129
га-, а 4,2 0,1-10"3 9,46 мин А127 ~3-10>
га, р 3,3 с | 3130 —
Р8\ 100 га, у - ' 0,19 14,28 дня 332 <2.10-3

Так как в этом случае концентрация атомов X331 изменяется в процессе облучения, то концентрация Б32 также должна зависеть от интегрального потока нейтронов следующим образом: ЛГдаа = Лгрз10'рз1ср^, откуда Л^а83/Л^ра1 = <тр31ф?. Обычно для легирования реальных кристаллов 81 достаточны интегральные потоки медленных нбйтронов не выше ф? = 1019 см“2. Тогда для этого предельного случая с учетом <тр31 = 0,19 барна [5]

^"дЗз/^рЗ! ~ 0,19 *10 5.

Известно, что пороговые энергии (п, 2га) реакций связаны с порогом реакций (у, га) соотношением (см. [11])

Е-а(п,2в) = ^ Еп(у, п), (2.32)

а величины Еп(у, га), в свою очередь, близки к энергиям связи нейтронов в ядрах (см. табл. 2.4). Отсюда следует, что для 8128?П(п,2п) > 17 МэВ, и так как количество нейтронов с такой энергией в спектре реактора очень мало [28], а сечения (га, 2га) реакций для ядер, соседних с 81, составляют 10~2—10-3 барн [5[, то количество образующихся примесей А127 должно быть малым. Более низки пороговые энергии (га, а)-реакций с образо-нием М^2а и Mg20, но сечение этих реакций, по-видимому, очень мало, ибо в случае Эд.30 для нейтронов спектра деления оно равно всего 0,1*10~3 барн [29].
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 76 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed