Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
-1 5-Бг79
6,5-104 лот
Д
9,0 мин
Примечание. Здесь и в последующих аналогичных таблицах а— акцептор; н— нейтральный атом; д—-донор.
с помощью заряженных частиц можно получить плоские легированные слои любой, конфигурации, используя поглощающие экраны соответствующей формы. При этом можно получить резкую границу между легированными и не легированными участками полупроводника, так как тонкие слои общедоступных защитных материалов способны полностью задержать поток заряженных частиц.
К пороговым реакциям относится группа реакций расщепления ядер у-лучами (фотоядерные реакции), а именно (у, п)-, (у, р)- ж (у, а)-реакции. Эти реакции всегда эндоэнерге-•тичиы, и для осуществления таких реакций необходимо превышение энергии у-кванта над энергией отделения соответствующих частиц. В случае (у, ?г)-реакций пороговая энергия практически совпадает с энергией связи нейтрона в ядре, а в случае вырывания из ядра заряженных частиц необходимо сообщить им дополнительную энергию для преодоления кулоновского ^барьера. Поэтому в общем случае вероятность (у, и.)-рсакций выше, чем для (у. р)~ и (у, а)-реакций, а в области относительно малых энергий у-квантов (~ 10 МэВ) реакции (у, п) преобладают. При энергии у-квантов 100 МэВ возможны реакции с выделением нескольких частиц, т. е. реакции типа (у, 2п), (у, рп) и др. . -
Отношение выходов (у, р)~ и (у, ?г)-реакций, полученное в эксперименте, У{у, р)/У(у, п) = 10~2 [2], тогда как, согласно представлениям о протекании фотоядерных реакций с образованием промежуточного ядра, это отношение имело бы значе-
2.3. ЯДЕРН1ЫЕ РЕАКЦИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ у-ЛУЧЕЙ
39
Таблица 2,4 Энергия связи нейтронов в некоторых ядрах
Эле- мент А В МэВ ¦ », Эле- мент А Е МэВ п>
28 17,178+0,014 417 .' 10,06+0,53
29 8,4777+0,0067 120 ' 7,09+0,32
Si14 30 10,6142+0,0078 121 9,29+0,26
31 6,5921+0,0090 Sb51 122 6,827+0,025
32 9,310+0,055 123 4 Ci / 8,956+0,025 /1 »>» , Л
124 6^45~ь0?25
29 17,32+0,31 125 8,68±0,24
р16 30 11,327+0,021
31 12,316+0,012 68 12,01+0,70
32 7,9367+0,0041 ¦ 69 8,6j57±0,63
70 11,617+0,047
32 15,081+0,018 ' 71 7,311+0,066.
г* 33 .34 8,6425+0,0042 11,4208+0,0061 Сгвал . 72 73 11,19+0,095 6,57+0,12
Sie 35 6,9818+0,0059 аС' 74 10,12+0,12
36 9,881+0,0120 75 , 6,50+0,010
37 4,398+0,099 . . 76 ’ 9,45+0,14
38 7,89+0,24 77
65 11,75+0,17 " * . ; 78 У О 1 U1 А о 8,92+0,22
66 9,127+0,047
G%1 67 11,217+0,042 ¦ 70 8,97+0,40
68 8,279+0,021 71 11,84+0,15
69 10,228+ 0,036 72 8,84+0,11
70 7,730+ 0,042 7*3 10,56+0,13-
71 9,194+0,063 74 7,93+0,12
72 6,968+0,095 75 10,236+0,098
73 9,01+0,13 76 . 7,290+0,093
74 6,02+0,29 77 9,700+0,090-
1 ' 1 , 78 7,07+0,16
109 10,34+0,26 79 8,77+0,21
110 7,90+0,22 80 6,24+0,30
111 9,69+0,30 107 I 7,54+0,46
112 7,92+0,29 ¦ 108 10,42+0,22
1U49 ИЗ : 9,34+0,19 109 7,26+0,22
114 7,31+0,18 110 9,84+0,22
115 9,03+0,19 111 6,97+0,28
116 6,60+0,27 СсЦо 112 9,29+0,27
* 117 * 9,00+0,34 “3.D ИЗ 6,42+0,19
¦ . . ‘ „• . ';.* 114 ; 9,04+0,18
115 6,46+0,19
116 . 8,64+0,40,
¦' ¦ l 117 5,87+0,65
40
ние ю-5—10~4. Эта особенность фотоядерных реакций проявляется также в ходе сечения реакций. В области Энергий у-квантов 10—20 МэВ сечение имеет широкий (Г — 3—7 МэВ) резонансный максимум (гигантский резонанс), положение которого для разных ядер изменяется по закону (2?т)рез и который объ-
ясняется динольными колебаниями ядра под действием у-излуче-ния.
Так как с помощью фотоядер-пых реакций можно создавать примеси практически в любых материалах, то они представляют интерес и для легирования полупроводников. Этот интерес определяется главным образом тем, что в отличие от заряженных частиц у-кванты обладают большой проникающей способностью, и, следовательно, с их помощью можно обеспечить, равномерное легирование больших объемов материала некоторым набором примесных атомов. В табл. 2.4 приведены данны& (см. [4]) об энергиях связи нейтронов в ядрах элементов, являющихся компонентами ряда полупроводниковых материалов.
Перспективность
Рис. 2.1. Спектр гамма-излучения, возникающего при торможении электронов с энергией Ее на мишени ускорителя.
данного направления в настоящее время подкрепляется также воз-мо жностью получения у-квантов с любой энергией в виде тормозного излучения электронов. Для этого моноэнерге-тические электроны с энергией в диапазоне 25—60 МэВ, получаемые с помощью ускорителей, направляются на мишень из тяжелых металлов (РЬ, Ві,
11 и др.). В результате торможения электронов образуется сплошной спектр у-излучения, максимальная энергия которого равна кинетической энергии электронов Е&, а иятенсив-
Таблица 2.5
Характеристики и продукты некоторых фотоядерных реакций в кремнии [5, 10]
Фотоядерные реакции и продукты превращений Характер ВЛИЯНИЯ примесей
п)8і2Д-і-^ АЩ : 4,1 С а
8і29(у, «)8і28 н
Зі30(7, и)3і29 ' н
8і28(у, ц)А122 ' а
81а9(у, ,р)А1“—-- _» Зі28 2,31 мин в
8І30(У, />)ЛІ“9_.. .І ^Бі29 ; 6,6 мин а:
