Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
вижностях проявляется после небольшого отжига (~80°С)
[90]. Температурная зависимость подвижности в кристаллах* обогащенных вакансиями* имеет колоколообразный вид с резким уменьшением подвижности носителей заряда при низких температурах. Как считают авторы [90], дислокации выступают как центры конденсации радиационных дефектов.
Результаты исследования дислокационного рекомбинационного излучения в кристаллах германия п- и р-типа проводимости также свидетельствуют об эффективном взаимодействии радиационных дефектов с дислокациями и о существенном влиянии примесных атмосфер на характеристики рекомбинационного излучения [91]. В литературе нет сообщений о переползании дислокаций в кремнии. Это, вероятно, объясняется большей, чем в германии, концентрацией примеси вокруг дислокаций.
Дислокации как стоки и центры конденсации радиационных дефектов оказывают влияние и на кинетику накопления радиационных дефектов. Поскольку различные характеристики полупроводникового материала по-разному зависят от дозы облучающих частиц (рис. 3.15), большую информацию можно получить при наблюдении дозовой зависимости нескольких параметров кристалла.
В работе [92] исследовалось влияние дислокаций на кинетику накопления радиационных дефектов по наблюдению за изменением двух характеристик: концентрации носителей заряда и микротвердости. Первая величина является характеристикой электрически активных дефектов, вторая дает представление о всех дефектах, накопленных в кристалле. Дозовые зависимости скорости введения носителей заряда и изменений микротвердости представлены соответственно на рис. 3.16 и 3.17. Основные результаты указанной работы сводятся к следующему. . ,
1. Скорость введения электрически активных радиационных дефектов растет с увеличением плотности дислокаций при потоках электронов менее 4-1015 см-2 (см. рис. 3.16).
2. Заметный рост микротвердости II начинается при потоках электронов более 2 * 10хз см-2, насыщение наступает при дозах на порядок больше, чем для концентрации носителей заряда, и максимальное увеличение Н зависит от плотности дислокаций (см. рис. 3.17). Скорость изменения микротвердости с увеличением плотности дислокаций падает.
3. Закалка образцов перед облучением способствует возрастанию величины ИпШФ, при этом, что очень важно, исчезает ее зависимость от плотности дислокаций (штриховая' кривая на рис. 3.16). Отжиг закаленных образцов перед облучением почти полностью снимает эффект закалки. На скорость' изменения микротвердости закалка пе влияет.
92
сІп/сіФ, см~1
І
/і, кг/мм2
900-
700-
0 10 20 00 Ф-Ю14, см-2
—і—і—і—і—і—і—і—г!И—
о а їв бо
Ф Ю~1б, СМ~2
Рис. 3.16. Зависимость скорости изменения концентрации носителей заряда от дозы облучения при различной плот-
Рис. 3.17. Изменение микротвердости в зависимости ст дозы облучения при различной плотности дислока-
иости дислокаций.
см-“2: і — 101; 2 — 10а; з —
І О4; 4 — 107; 5 — 10а, 105, 10’
<совпадэют); в — 10* (3, 6 — предварительно закалены от 200°С).
ций.
1Уа, см *¦ і — 10‘, Ю3; з — 10 а; 3 — 10?.
4. Отжиг всех образцов, облученных малыми дозами (до 5«1015 см~2), полностью восстанавливает концентрацию носителей заряда и микротвердость. После отжига (300°С) образцов, облученных большими дозами (выше 5-Ю15 см~2), концентрация носителей заряда и микротвердость в деформированных кристаллах отличаются от исходных значений (для Лгй —
= 105 см-2 Ап!п0 — 30%, АН/ІЇ0 = 6%, для — 107 см-2 Ап/п0 = 50%, ДН/Н0 = 9%, Ф - 5.10х6 см-2).
5. В бездислокационном материале закалка перед облучением не влияет на скорость введения радиационных дефектов. Прогрев в режиме деформации бездислокационного материала не изменяет величины с1п/с1Ф. В деформированном образце из бездислокационного материала скорость введения радиационных дефектов резко возрастает. ' .
Все эти факты, по мнению авторов [92], указывают на большую роль дислокаций при образовании радиационных дефектов и не укладываются в простую модель, учитывающую влияние дислокаций только как стоков для междоузельных атомов. По такой модели в результате закалки становятся более эффективными стоки для междоузельных атомов. При этом должен наблюдаться рост величины с1п1<1 Ф, и сохраняться или даже усиливаться зависимость от плотности дислокаццй. Ясно, что при облучении идут какие-то конкурирующие до захвату простейших дефектов процессы, скорее всего,, взаимодействие компонентов пар Френкеля и с дислокациями, и с химическими примесями, концентрация которых в объеме также меняется при введении дислокаций и последующих термических обработках. 1
93
. .. ' . . . ¦ • • . . ¦ . ??
. • ' ' ' '¦ ¦ . ¦ ' •
Авторы названной работы предполагают, что междоузель-ные атомы «прилипают» на каких-то центрах, а ответственными за изменение концентрации носителей заряда считают комплексы, включающие вакансии. Изменение концентрации центров «прилипания», роль которых играют и дислокации и химические примеси (в частности, примеси, создающие атмосферы на дислокациях), непосредственно сказывается на коли-: чеетве междоузельных атомов, способных аннигилировать при данной температуре, и это определяет концентрацию вакансий, дающих активные центры. С этой точки зрения скорость введения радиационных дефектов зависит от концентрации «свободных» вакансий. Концентрация их тем выше, чем больше междоузельных атомов ушло на центры «прилипания», которыми служат и дислокации и химическая нримесь. В деформированных образцах примесь осаждается на дислокациях, освобождая объем, и тогда основной канал для прилипания междоузельных атомов — дислокации. Поэтому с увеличением плот-1' ностн дислокаций растет и с1п/с1Ф. Закалка, проведенная не-ред облучением, термическим ударом освобождает дислокации от примесных атмосфер, примесь обогащает объем и становится ! доминирующим каналом для прилипания междоузельных ато • мов. Концентрация этой примеси одинакова для всех образцов данного слитка. Трудно .сказать, какая примесь эффективно I работает в качестве центра прилипания. Можно уверенно говорить только о том, что она сильно взаимодействует с дисло-1 кадиями, декорируя их.
