Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
11 В. С. Баттов и др.
162
ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
[ГЛ. 5
в широких пределах и зависело от исходных параметров образцов, темпа генерации электронно-дырочных пар (уровня возбуждения), свойств резонаторов и температуры облучения. Процесс деградации был особенно выражен при высоком темпе возбуждения CdS.
Исследования при температуре 90—300 К показали, что положение н форма линий спонтанного излучения свободных экентопов (первое, второе фононные повторения экептопов) практически по меняются во времени.
В когерентном режиме, напротив, эти изменения выражаются четко. С увеличением поглощенной дозы наблюдается: а) постепенное уменьшение и исчезновение мод; б) рост порога генерации и ухудшение направленности излучения; в) при достаточно больших поглощенных дозах кристалл не удается возбудить вообще.
Рис. 5.12. Спонтанное и когерентное излучение экситогга Л с рождением одного (А—1LO) и двух (А — 2LO) продольных оптических фоионов в CdS: а) спектр излучения в начальный момент возбуждения, б) спектр излучения после выхода кристалла из режима генерации. Суммарный поток электронов Ф «2* 1020 см~2» в) Зависимость интенсивности излучения от плотпостя тока пучка в начальный момент (1) и при Ф = 2*Ю20 см-2 (2). г) Геометрия облучения кристалла [22].
На рис. 5.12 показаны типичные спектры излучения кристаллов CdS, облучаемых при 300 К электронами. В характере поведения спонтанных линий не было обнаружено заметных изменений с ростом плотности тока.
Методом электронной микроскопии была исследована поверхность необлучеиных и длительное время прорабо-
§ 2] CdS ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЮЗ
тавших в режиме генерации когерентного излучения образцов. Поверхность облученных образцов покрывалась непрозрачным инородным слоем (рис. 5.13), на который не оказывала влияния соляная или азотная кислота. Фотография дифракции электронов в слое, снятом методом угольных репликаций с поверхности облученного резонатора, иллюстрирует аморфную природу этого слоя п радиационных нарушений, вкрапленных в слой.
Рис. 5.13. Фотографии поверхности Рис. 5.14. Фотографии поверхности кристаллов CdS, проработавших в кристаллов CdS (рис. 5.13) после режиме электронной накачки (Ео= очистки многократной репликацией = 65 кэВ,ГпЯ1т=90К,Ф=2-102Осм-2). угольных реплик Увеличение мик-оол , роскопа ХбО ООО [22].
Увеличение микроскопа ХадО (а),
X 34000 (б) [22].
По результатам опытов [33] и литературным данным [34—36] Канеев, Мащенко и Ниязова пришли к заключению, что образованный па поверхности CdS слой в основном состоит из органической пленки, возникающей в результате конденсации органических паров, присутствующих в установке, и их полимеризации под воздействием
Н*
164 ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 9
электронов. С помощью нейтронно-активационного анализа было установлено (поток нейтронов 101S см-2), что в этих слоях содержится Cd. Наличие S в составе реплики было подтверждено методом масс-спектрометрии [10J.
Электронно-микроскопические исследования поверхности, очищенной от органической пленки многократным снятием угольных реплик, показали, что радиационные нарушения локализуются в местах выхода дислокаций на поверхность (рис. 5.14) так же, как и при облучении CdS мягкими рентгеновскими лучами [37] или гамма-излучением 60Со [8, 9]. В связи с этим интерпретация радиационных изменений CdS-резонаторов может быть проведена на оспове представлении, опнсахшых в § 1. Наряду с этим необходимо учитывать появление в охлаждаемых при бомбардировке электронами до 90 К кристаллах расплавленных или термически деформированных локальных об-ластех! диаметром 0,1—3 мкм.
В опытах по просвечиванию кристаллов CdS в электронном микроскопе было установлено, что в процессе бомбардировки электронами наблюдается движение, исчезновение и появление новых дислокаций. В работе Кане-ева, Ниязовой, Салахитдинова [38] проводилось фотографирование одного и того же участка для фиксации структуры CdS в разные моменты облучения. Изменением стереонаклона образца было показано, что наблюдаемые дислокации являются петлевыми и они движутся в направлении градиента напряжений. Движение в начальный момент сопровождается увеличением плотности дислокаций в окрестности фигур химического травления, изменением контраста полос экстинции и их смещением. Дальнейшее облучение приводит к исчезновению петлевых дислокаций и появлению новых контуров экстинции, далее цикл повторяется.
Воздействие на CdS интенсивным потоком электронов приводит к фазовому переходу структуры: вюрцит — сфалерит. В режиме на просвет было обнаружено появление параллельных лент (рис. 5.15), аналогичных наблюдаемым в гексагональных слоистых структурах [39]. В начальный момент бомбардировки электронами, когда радиационные изменения структуры еще незначительны, частичных дислокаций нет. По мере облучения в кристалле зарождаются подвижные яркие участки, которые постепенно уве-
