Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Значительные изменения проводимости имели место при облучении CdS ионами с энергией до 10 эВ, На энергетической зависимости проводимости (рис. 5.24) наблюдаются два выраженных максимума, расположенные в интервале энергий 45—55 эВ и 90—95 эВ.
Из исследований кинетики термостимулированной проводимости и изохронного отжига облученных образцов было показано, что в CdS радиационные дефекты стабильны в широком интервале температур. Они отжигают-
О
ся при Гот>к = 200°С в пленках толщиной d0 = 800 А и при
О
Т„т,„ = 350°С, d0 = 900 Л. Экстремальный ход энергетической зависимости объясняется процессами компенсации проводимости дефектами разного типа, например дефектами в катионной или в анионной подрешетке. Результаты опытов, по мнению авторов [65], не укладываются в рамки представлений о механизме упругого радиационного дефектообразования, и поэтому вопрос о механизме, приводящем к дефектообразованию в CdS при бомбардировке медленными ионами, они оставляют открытым.
186 ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 5
1/R, 0м"‘ 10
Структурная нестабильность CdS- н CdSe-монокри сталлов обнаружена при воздействии низкоэнергетической (Е0 = 100—400 эВ, плотность тока ионов аргона 1—5 мА/см2) газоразрядной плазмы [67—69]. В растровом п электронном микроскопах изучен процесс облучения плазмой разных полярных граней кристалла, кинетика роста иглообразных конусов с разными углами при вершинах, шестигранных пирамид, нитевидных, изогнутых и усо-видных монокристаллов и т. д. (рис. 5.25, 5.26).
Принимая во внимание сведения о радиационной нестабильности этих кристаллов к воздействию излучения допороговой энергии (см. § 1), можно рассмотреть две возможные модели роста указанных образований. Первая модель предполагает радиационно-стимулированный рост усовидных CdS по механизму кристаллизации из газовой фазы, образованной вблизи поверхности в результате бомбардировки ионами плазмы. Здесь необходимо также учитывать приток компонентов роста (S п Cd) из объема кристалла к основанию фигур роста. Вторая модель предполагает механизм селективного стравливания поверхности, который сопровождается локальным вытравливанием фигур роста. В пользу радиационно-стимулированного роста монокристаллов можно привести следующие выводы авторов Ефремовой, Гвоздовера, Юрасовой и др. L67—69J:
1. Усовндпые образования (см. рпс. 5.25, 5.26) (вис-керсы) растут непосредственно в процессе облучения мишени CdS низкоэнергетической газоразрядной плазмой.
'10
10
10
о
50
100
Ец,эЗ
Рис. 5.24. Энергетическая зависимость изменения проводимости пленок CdS, облучаемых ионами Не+. Суммарный поток Не'*' в каждой точке Ф= = 5 ¦ 1014 см Г0бл =^изм “
=— 180°С. Кривые: 1) первый, 2) второй и 3) третий циклы облучения. Толщина пленки
о
900 А. Темновое сопротивление р= 10й при ГИЗм“—180°С и 3 • Ю3 Ом • см при комнатной температуре [65].
ОБЛУЧАЕМЫЕ НОНАМИ ПОЛУПРОВОДНИКИ 187
Рис. 5.25. Рост конусов на поверхности (0001)' кристаллов в процессе облучения нкзкоэнергетической газоразрядной плазмой аргона (Ео-100 эВ, 1=2,8 мА/см2,Ф = 5-1020 см-2) [67J.
Рис. 5.26. Конусы с боковыми отростками на плоскости (0001) CdS, выросшие при облучении кристалла ионами Аг+ с энергией Е0=Ю0 эВ [67J.
188
ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
[ГЛ. 5
В этих условиях облучения приповерхностный слой кристалла является постоянным источником высокой концентрации междоузельных атомов S и Cd и их вакансий. С другой стороны, при плазменной обработке CdS излучает интенсивный поток света. Оба этих процесса — высокая плотность возбуждения электронной подсистемы CdS и генерация собственных дефектов структуры — могут стимулировать рост монокристаллических вискерсов.
2. Процесс роста CdS обнаруживает характерную зависимость от мощности потока бомбардирующих частиц, определяющую теми генерации радиационных дефектен и яркость свечения кристалла.
3. Процесс роста слабо зависит от энергии бомбардирующих поверхность ионов в интервале от 100 до 1000 эВ.
4. Геометрическая форма образуемых вискерсов соответствует кристаллографической структуре полярных граней CdS-мишени.
5. В идентичных с CdS условиях облучения на диэлектрической подложке (коллекторе из ЩГК и стекла), расположенной вблизи распыляемого CdS, происходит рост аналогичных монокристаллических вискерсов.
6. Рост монокристаллических «мостиков», «паутин» (см. рис. 5.26) между пирамидами или конусами указывает, что механизм селективного вытравливания вискерсов не в состоянии обеспечить такого типа фигуры роста.
В [67, 68] авторы обсуждают природу радиационных дефектов, ответственных за образование центров кристаллизации и за рост нитевидных кристаллов. Влияние радиации на рост пленок рассмотрено также и в других работах [69—71].
Г Л Л В Л G
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
§ 1. Влияние радиационных дефектов на термическую диффузию
