Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
При локальном воздействии наблюдались долговременные вариации продольной проводимости (рис. 6.9). Очувствление CdS длилось десятки часов, а в отдельных случаях — несколько суток. Проводимость образцов возрастала до значений, превосходящих начальный уровень на несколько порядков.
Долговременные изменения проводимости прерывались облучением кристалла вдоль всей поверхности рентгеновским пучком (рис. 6.10).
./, итн. сВ
J, отн. ед
Рис. 6.10. Кинетика роста проводимости CdS в процессе воздействия рентгеновскими квантами (?7=30 кВ, 1=6 мА). Кривые: 1) tT— 0, 2) зондовая характеристика, 5) /т = 5 ч, 4) 15 ч, 5) 75 мин. облучения инфракрасным светом (А,= «0,8—1,1 мкм), 6) tT — 46 ч.;
¦^обл = ^*изм ^ 300К ?37].
Рис. 6.11. Изотермический отжиг облученных рентгеновскими квантами кристаллов CdS. Кривые: 1 — проводимость образца, отожженного в темноте, 2 — активированного равномерным облучением, 3 — выдержанного в темноте в течение *т = 10 ч, 4 — 24 ч,
5 — 48 ч и 6 — 96 ч. Рентгеновский пучок включался кратковременно. Пучок шириною 1,5 мм расположен на максимуме зондовой характеристики. Г0бл = гобж ^ ЗООК |37].
Активированные кристаллы теряли вызванную облучением проводимость в процессе длительного отжига при 300 К (рис. 6.11). С ростом температуры время отжига сокращалось. Процесс активации не зависел от величины и направления электрического поля, приложенного продольно или перпендикулярно к кристаллу.
В процессе облучения в кристаллы CdS вводились дефекты структуры, которым в запрещенной зоне соответствовали энергетические уровни Ес — 0,6 эВ (рис. 6.12). При длительном воздействии рентгеновских лучей наблюдалась необратимая порча CdS: фоточувствительность
204
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ, 6
исчезала, темновое сопротивление снижалось, объем образца закорачивался дендритами.
Сопоставление результатов воздействия мягкими рентгеновскими квантами и высокоэнергетическим излучением показало их сходство. Например, энергетические уровни, расположенные ниже края зоны проводимости на
J, опн. еЗ
Рис. 6.12. Термостимулированная проводимость / кристаллов CdS, измеренная после облучения светом ио области края полосы собственного поглощения (а) н рентгеновскими квантами (б). Скорости пппышения температуры 2,5 град/мин (1) и 5 град/мин (^)--Е’акт *=0,35 эВ (а) и 0,33 эВ (б) для первого и 0,64 эВ для второго максимума (б). ^обл — = 120К [371.
0,48—0.6 эВ и устойчивые при комнатной температуре, вводились в CdS при облучении рентгеновскими лучами, гамма-лучами 60Со, нейтронами реактора и т. д. L37J.
Радиационные изменения проводимости краевого излучения, фотопроводимости, темнового сопротивления,
s 2] СТИМУЛИРОВАННАЯ ИЗЛУЧЕНИЕМ ДИФФУЗИЯ АТОМОВ 205
спектра ИК гашения и других характеристик при бомбардировке монокристаллов электронами допороговых энергий (от 2,5 до 100 кэВ) наблюдали Калп и Кэлли [38, 39].
Эти изменения были объяснены выходом из объема CdS под действием бомбардировки электронами нестехиометрического компонента (S или Cd).
Свое предположение авторы [38, 39] обосновывают следующими факторами:
1) При бомбардировке электронами наблюдается уменьшение интенсивности зеленого излучения, центрами свечения которого были междоузельные атомы S. При этом интенсивность красной полосы увеличивается, что соответствует к увеличению концентрации серных вакансий.
2) На алюминиевой фольге, расположенной со стороны образца, противоположной облучаемой, появляется налет медного и желтого цвета. Налет медного цвета при отжиге (Т = 150°С) на алюминиевой фольге приобретает коричневый цвет, характерный для Cd. Спектральный (оптический) анализ этого налета указывает на наличие в нем следов Cd (от 0,01 до 0,03%).
3) Уменьшение сопротивления и изменение спектра свечения носят необратимый характер, так что образец нельзя вернуть в исходное состояние посредством термического отжига.
4) Напыление S (толщина слоя 6,8 мкг/см2) или Cd на поверхность кристалла, не обнаруживающего свечения, характерного для междоузельной S (или Cd), приводит к тому, что после бомбардировки его электронами (100 кэВ, 1017 см"2, 2,3 мкА/см2, Гобл = 173 К) возникает характерное для S (или Cd) свечение (рис. 6.13). На участках CdS, закрытых экраном, непрозрачным для 100 кэВ-ых электронов, как и в исходном случае, свечения не обнаруживается.
5) Гашение зеленой флуоресценции наблюдается и в том случае, если кристалл, выращенный с избытком над-стехиометрического компонента (S), облучить при комнатной температуре электронами с энергией от 2,5 до 200 кэВ в течение длительного времени. Авторы отмечают, что с ростом энергии электронов наблюдаемый радиационный эффект ослабевает.
206
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
Стимулированная радиацией нетепловая миграция атомов обнаружена Стародубцевым, Ниязовой и Канеевым в следующем опыте [40—42]: кристалл CdS (рис. 6.14) наполовину закрывался алюминиевым экраном, непрозрачным для а-частиц 239Ри (?' = 5,1 МэВ, I —
