Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Авторами [28] рассмотрено влияние легирующей при-меси на процессы образования п отжига первичных дефектов. В образцах, легированных бором (от 1013 до 101S см-3) или алюминием (1015 см-3, плотность дислокаций подобрана приблизительно равной 104 см-2), при облучении электронами наблюдалось значительное уменьшение концентрации дырок и слабое уменьшение их подвижности (см. рис. 4.10). Этот радиационный эффект аналогичен наблюдаемому при воздействии рентгеновскими квантами [28].
Как следует из рис. 4.9, параметр AR/R0 возрастает с увеличением концентрации дырок вплоть до 1018 см-3. Характер изменения сопротивления при облучении не зависит от вида легирующей примеси III группы (А1, В) при одинаковой исходной концентрации дырок. В п-Si скорость наведения эффекта ф возрастает с увеличением удельного сопротивления.
Влияние типа проводимости и исходного уровня легирования Si на дефектообразование, по мнению авторов, свидетельствует о важной роли зарядового состояния дефектов.
Влияние примесей Li и Zn на кинетику образования и отжига радиационных дефектов в Si изучено авторами [28]. Пластины, легированные Li или Zn, облучались рентгеновскими квантами. При этом имело место существенное уменьшение (в два раза) скорости введения и предельной концентрации дефектов, компенсирующих проводимость Si. Особенно этот эффект выражен при облучении Si<Li> электронами с энергией 100 кэВ. В облученных пластинах радиационные изменения проводимости были значительно меньше, чем в контрольном или облученном рентгеновскими квантами Si.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЕФЕКТОВ С ПРИМЕСЯМИ
133
Исследование изохронного отжига кристаллов, легированных Li и облученных электронами, показало, что радиационные дефекты в такого типа обработанном материале обладают повышенной термической устойчивостью. Стадия отжига (150—200 К), обусловленная миграцией нейтральной вакансии, в них не была обнаружена (см. рис. 4.21).
В области температур 300—500 К отжигаются 90% радиационных дефектов. Энергия активации отжига для этой стадии равна 1,2 эВ, и она значительно отличается от энергии активации контрольного образца, равной
0,66 эВ. Изохронный отжиг указывает на активное взаимодействие Li с вакансиями (путем образования комплекса (F + Li)), в результате чего ослабевает процесс радиационного дефектообразования и исчезает стадия отжига, обусловленная миграцией моновакансий.
Отметим, что эти данные согласуются с результатами других авторов, обнаруживших, что Li, взаимодействуя с первичными радиационными дефектами, обеспечивает высокую радиационную устойчивость Si к воздействию высокоэнергетического излучения [32].
Изменение проводимости Si, связанное с пространственной локализацией и диффузионным расползанием «дефектного слоя», исследовано авторами [1, 25J. Радиационные изменения темновой проводимости объяснены представлениями о стимулированной излучением миграции радиационных дефектов.
В опытах (рис. 4.24) образцы облучались через непрозрачные маски (рис. 4.25) электронами с энергией 100 кэВ. Сопротивление измерялось после прекращения облучения четырехэлектродным компенсационным методом [21]. Исследовалась долговременная вариация проводимости при облучении по схеме рис. 4.25. Кривая 1 рис. 4.24 соответствует облучению без наложения масок аналогично кривым рис. 4.12. При наличии зазора между контактами и облучаемой электронами областью кристалла, равной 100 мкм (облучение с масками), радиационный эффект имеет малую величину (см. кривую 2 рис. 4.24). Для его усиления необходимо было продолжить облучение в течение многих часов (кривые 2 и 3 рис. 4.24). Следовательно, для сравнительно быстрого насыщения дозовой зависимости существенно равномер-
134 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ.
пое облучение всел поверхности, включая и участки кристалла, прилегающие к краям электродов [1, 25].
Подобную картину радиационных изменений в кристаллах CdS и Csl наблюдали авторы [52J. Долговременные вариации проводимости были зарегистрированы, когда кристаллы CdS и Csl локально облучались в средне]! части узким пучком рентгеновских квантов. Активация
Ф, 2,2-Ш%-г
Рис. 4.24. Изменение темнового сопротивления p-Si при облучении электрона-
13
-2.г
ми, Ео=100 кэВ, I = 1,8-Ю Гобл = ГИЗМ = СОК. Кривые: 1 — облучение без маски, 2 и 3 — з&зор между электродами и облучаемой областью ра-вен 100 мкм (2) или 300 мкм (<3) с обеих сторон (см.рис. 4.25). Во время измерения электронный пучок выключался [1, 25].
Рис. 4.25. Геометрия расположения непрозрачных масок (а), силовых линий (б) и модифицированного облучением слоя (в, г, д) [21].
и дезактивация проводимости связаны с процессами re-нерацип и миграции в mix радиационных дефектов структуры.
Использованный в [21] четырехэлектродиый компенсационный метод способен зарегистрировать появление высокоомного участка в результате облучения только в том случае, если он расположен в прнконтактной и нод-контактной областях кристалла (см. рис. 4.25, г, д). Высокоомные участки, локализованные в областях между контактами (см. рис. 4.25, в) в условиях опыта (см. рис. 4.24, кривые 2 и 3), не могли оказать влияния на
