Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
То, что внедрение Bi сильно влияет на электрические свойства CdS, следует из результатов измерений проводимости и эффекта Холла. Оценки, основанные на данных о профиле распределения внедренных ионов при
ИОННО-ЛЕГИРОВАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
299
дозе, близкой к 1018 см-2, показывают, что удельное сопротивление легированного слоя составляет около 100 Ом • см. Измерения эффекта Холла позволили определить тип проводимости, оказавшейся дырочной, и подвижность, близкую к 3 см2/(В-с). Электрические контакты к ионно-легированному слою изготовлялись распылением платины, алюминия или золота. Кривая температурной зависимости проводимости соответствовала энергии активации, близкой к 0,015 эВ.
Естественно, что при обсуждении результатов подобных экспериментов возникает вопрос: можно ли быть
уверенным, что перенос зарядов имеет место в сульфиде кадмия; более того, если это так, соответствует ли проводимость переносу по валентной зоне или по примесной зоне? Как уже было показано выше, при обсуждении результатов ионного легирования алмаза, такого рода вопросы весьма типичны в большинстве случаев при значительных дозах внедренных ионов.
Глубина проникновения ионов Bi достигает почти
О
3000 А, т. е. существует монотонно спадающий «хвост», далеко (почти в 20 раз) проникающий за пределы теоретически ожидаемого распределения в отсутствие каналирования *).
Помимо этого важного обстоятельства было установлено, что само внедрение Bi сопровождается «травлением», т. е. распылением поверхности CdS со скоростью
О
около 1 А/с (5 • 1013 см-2 - с-1). В результате этого процесса концентрация внедренной примеси у поверхности кристалла достигает насыщения, в то время как внутри кристалла концентрация возрастает до тех пор, пока в результате распыления не будет удален слой, соответствующий максимальному пробегу.
По мнению авторов [71], максимальная концентрация Bi, внедренного в их опытах, не превосходит 1017 см-3; поэтому легированный материал сохраняет основные свойства кристалла CdS. Электрические измерения, в том числе измерения эффекта Холла, были проведены на легированных образцах CdS после распыления с поверх-
О
ности слоев толщиной 500 А. Сопротивление оставшейся
*) Вопрос о возможной роли каналирования авторами 'не исследовался (ориентация кристаллов не указана).
300 ПРОЦЕССЫ ПРИ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦПП
[ГЛ. 7
части слоя возрастало, как этого следовало ожидать; проводимость />-тииа имела место до глубины около
1000 А.
Результаты описанных выше опытов позволяют предположить, что внедренные атомы Bi вызывают появление мелких акцепторных центров в CdS. Определенное экспериментально значение энергии активации, равное 0,016 эВ, по-видимому, исключает предположение о том, что атомы Bi занимают узлы, нормально принадлежащие сере, так как в этом случае теоретические расчеты дают глубину залегания энергетического уровня Bi около 0,5 эВ. Можно надеяться, что исследование спектров ЭПР поможет выяснить природу акцепторных центров, вносимых в CdS внедрением Bi.
Вопрос о том, имеет ли место перенос заряда в валентной зоне CdS или в примесной зопе, также остается невыясненным. Диоды, полученные ионно-лучевым легированием низкоомиого CdS, люминесцируют при пропускании тока в прямом направлении. При температуре жидкого азота максимум излучения лежит в области
О
4900—5300 А. При компатпой температуре наблюдается
О
широкая полоса излучения в области 5100—5700 А, а также излучения в ближней инфракрасной области. Энергетический выход излучения таких диодов пока уступает выходу светодиодов из GaP.
Акцепторные центры в CdS были обнаружены также авторами [72], проводившими ионное легирование фосфором и сурьмой. Вопрос создания р — «-переходов в случае внедрения Sb осложняется тем, что вместе с акцепторными уровнями вводятся глубокие допорные. Дырочпая проводимость наблюдалась при дополнительном возбуждении светом легированного CdS; после отжига легированного ионами Sb сульфида кадмия «-типа были получены структуры со свойствами фотодиода, работающего при обратном напряжении до 20 В.
В работе группы ленинградских физиков ионно-лучевое легирование было использовано для создания р — п-переходов в теллуриде кадмия; акцепторные центры, вводимые при внедрении ионов Р+ и As+ в материал п-типа, приводили к изменению типа проводимости [73]. Интересно отметить, что в контрольных опытах по бомбарди-
§ 4] ИОННО-ЛЕГИРОВАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ 301
ровке CdTe тяжелыми ионами As+, In+, Cd+ вплоть до Ф — 6 • 1015 ионов/см2 авторы не смогли обнаружить признаков аморфизацин материала.
Ионное легирование кристаллов ZnS-полупроводника, широко используемого в качестве люминофора, приведенное в работе [74], позволило установить, что внедренные атомы серебра приводят к появлению акцепторных центров после отжига при 700 °С. Одновременно в спектре люминесценцпн легированного ZnS возникала полоса свечения с максимумом при 0,436 мкм.
