Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
т,10'ег , Ц 10~7г/ч
Рис. 5.9. Кинетика выхода S при термообработке CdS в вакууме при температурах (в К): 1, 1' — 670, 2, 2' — 720, 3, 3' — 770; кривые 1\ г', 3' — ход изменения скорости v процесса [10, 17].
Наличие многостадийности на кинетических кривых радиолиза CdS (см. рис. 5.5) связано с изменением сечения допорогового радиационного дефектообразования в окрестности несовершенств структуры биографического происхождения. Присутствие в CdS естественных несовершенств структуры типа дислокаций, границ разделов, микрополостей и других дефектов способствует увеличению эффективности радиационного дефектообразования, поскольку вблизи них облегчены элементарные акты смещения атомов. Эффективность процесса дефектообразования определяется: а) понижением прочности химических связей атома, находящегося рядом с дефектом решетки;
б) большим временем жизни электронных возбуждений, локализованных на химических связях вблизи дефекта;
в) появлением асимметричных расталкивательных сил,
ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ ДЕФЕКТОВ П CdS
157
смещающих атомы из регулярного положения (см. гл. 2).
Авторы [14—17] предложили новый механизм радиолиза бинарных полупроводников, включающий образование смещенных атомов компонента п их вакансий, а также низкотемпературную миграцию свободных атомов по объему и к лппейным дефектам (например, дислокациям), по которым происходит выход нх на поверхность. Преимущественный уход из объема одного из компонентов делает невозможным восстановление («залечивание»)структурных несовершенств при
последующем отжиге и приводит, таким образом, к необратимым изменениям фотоэлектрических, оптических и других свойств материала.
Принимая за основу этот механизм радиолиза CdS, авторы [10, 16] установили способ повышения радиационной стойкости кристаллов. Так как
нестабильность свойств CdS
связана с уходом радиолити-ческих S и Cd на стоки, процесс радиолиза может быть ослаблен путем «залечивания» свободных узлов решетки, по которым мигрируют атомы компонента.
В [16, 17] были определены условия, при которых CdS приобретает чрезвычайно высокую устойчивость к облучению. Оказалось, что если исходные кристаллы предварительно прогреть в парах компонента, например в парах S (при давлении 3 атм и Готш = 870 К в течение
10 ч), то кинетика радиолиза CdS существенно изменится.
Эти результаты приведены на рис. 5.5 и 5.10. Кривые 1' и 2' рис. 5.5 и кривая 3 рис. 5.10 соответствуют образцам, предварительно прогретым в парах S. Сравнивая кривые 1', 2' с 1, 2 на рис. 5.5, видим, что «залеченные»
Рис. 5.10. Кинетика выхода S в исходном образце CdS (.!), прогретом в вакууме при Готж = 770К в течение 500 ч (2), обработанном в парах S при давлении 3 атм и Готж™ =870 К в течение 10 ч (3) и облученном на реакторе в течение 50 и 100 ч (4, 5) [171.
158
ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
1ГЛ. b
кристаллы в интервале указанных доз практически не деструктируют. Вероятно, это свойство CdS можно использовать для стабилизации параметров CdS-резопаторов и других изготовленных на основе CdS приборов.
Для проверки гипотезы о связи эффекта «залечивания» с изменением концентрации неравновесных вакагь
сии и, следовательно, с существенным уменьшением скорости перемещения радполитическон S авторами [15—17] был поставлен опыт, в котором концентрацию неравновесных вакансий меняли тремя способами: прогревом образцов в парах серы, приводящим к «залечиванию» вакансии в анионной подрошетке; прогревом образцов в парах кадмия, «залечивающим» кадмиевые вакансии; предварительным облучением CdS, дефектообразующпм излучением (нейтронами реактора), вводящим избыточную концентрацию неравновесных вакансии.
Коэффициент радпацпонно-етпмулированнон диффузии (рис. 5.11) существенно увеличивается при внесении дополнительной (над термически равновесной) концентрации вакансий (кривая 3), остается без изменения при прогреве в атмосфере кадмия (кривая 2) п значительно падает после «залечивания» серных вакансии (кривая 1).
На основе этих данных авторы [15—17] предположили, что подавление диффузионного выхода S (Cd) из объема CdS способствует «залечиванию» решетки путем радиационно-стимулированного отжига, с чем, вероятно, и связано повышение радиационной стойкости кристаллов (см. рис. 5.5, б и 5.10).
Рис. 5.11. Влияние па коэффициент диффузии S в CdS 1фс-мени термоотжига (нижняя ось абсцисс) и предварительного облучения на реакторе (верхняя ось абсцисс). Диффузия ускорялась гамма-лучами С0Со, 2 = 5500 P/с, Тобл= 0 К, Ф в каждой точке равна 1,8*108 Р. Кривые соответствуют: 1 — образцам, предвари-
тельно прогретым в парах S (3 атм., ^отж" 870 — про-
гретым в парах Cd (0,5 атм., Т'отж= ^70 К) а — облученным на реакторе потоком I— 1,8* 1013 см~2-с-1 при Т’обл^400 к-А)0 — коэффициент диффузии для исходного материала [10].
§ И образовании: п мигглция дефектов в cds 159
Оценка коэффициентов диффузии S в CdS в L15 —17] проведена с использованием формулы для диффузии из шара радиуса г, на поверхности которого происходит непрерывное испарение серы [72].
