Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
пороговой; С-л учитывает дополнительный вклад нейтронов © энергией ниже пороговой, которые могут попасть в не я а щи-щенную часть образца через материал защиты в силу его неидеальной поглощающей способности.
Очевидно, что
Сх = ср/со, С2 = (ф — фЛ»)?. (2.50)
Если а — сечение поглощения нейтронов защитой, ¦
число ядер в единице объема материала защиты, и для опреде-
ленности принять путь всех проходящих через защиту нейт ронов равным Я, то коэффициент пропускания медленных нейтронов защитой
у = ехр(—Лг0стЯ), (2.54)
и тогда
Сз — (ф — ф/со)(1 — 2)7- (2.52)
В результате
Снз - Ф{(1 - + (1 - + ю-1}- (2.53)
Аналогично для защищенной части образца получим
Сг — ф[(1 — со-1) 2 + со-1], (2.54)
и, следовательно,
* __ (1 — (I)-1) у + СО"1_
(1— М“1) [?+ (1 — Р у] -г со-1*
Так как из (2.47) и (2.48) следует, что
- Яа(1 - I) -
то путем выбора соответствующего материала защиты, геометрии щели и нейтронного спектра можно получить заданной соотношение между концентрациями носителей в п- и р- областях перехода при известной концентрации акцепторных примесей в исходном материале и требуемой концентрации носителей в одной из областей.
Для конкретных численных оценок примем, что материал защиты обладает идеальной поглощающей способностью (у — 0), и это не может существенно влиять на результаты. Тогда из (2.55) следует, что
со = 1 + (2.57)
Применительно к кремнию зададимся исходным значен ием = 2-1015 см-3, соответствующим удельному сопротивлению р — 7 Ом-см. Предполагая далее на основе реальных резу ль-
• 6&
(2.55)
(2.56)
Т а б л и ц а 2.12
Значения кадмиевого отношения, необходимые для получения несимметричных р—»-переходов и кремнии путем облучения в ядериом реакторе при двух заданных условиях коллиадирования нейтронного
пучка ?
Л’ /N п1 р 1 со
(Л 1 О 1? 0-Щ <ге II о 1.
1 3,0-10“1 2,3-Ю2 24
2 2,5-Ю“1 3,0-Ю2 30
5 1,4-ИГ1 6,2- Ю2 63
10 8,3-10~2 1,1-10* 110
100 1,0 -Ю"2 9,9-103 990
татов, что в защищенной части образца под влиянием нейтронов с энергией выше пороговой концентрация носителей после легирования уменьшится не более чем в 2 раза, т. е. — = 1.1015 см-3, и используя (2.56), найдем из (2.57) те значения
о), которые должны характеризовать нейтронный спектр для получения различного отношения ЫпШр в кремнии при различных задаваемых значениях параметра ?. Результаты вычислений приведены в табл. 2.12.
Как следует из таблицы, с ростом заданного отношения коэффициент | уменьшается, а требуемые значения Соотношения (со) существенно возрастают. Полученные значения для случаев АгпШр > 5 при ? = Ю~2 значительно превышают Соотношение в каналах исследовательских реакторов типа ВВР (ю ~ 10—20), которые не являются оптимальными для получения несимметричных электронно-дырочных переходов методом радиационного легирования. Это качественно объясняет также, почему при облучении в реакторе аналогичного типа удается получить только симметричные р — гс-переходы (1Уп/Ыр ~ 4) [21, 39, 40]. Поэтому достаточно эффективная реализация радиационного способа получения переходов требует либо создания специализированных реакторов с очень мягким нейтронным спектром (со > 100), либо применения специальных устройств типа тепловой колонны для локального «смягчения» спектра при облучении в обычном реакторе с «жестким» спектром. /
Дополнительные возможности открывает улучшение эффективности защиты путем уменьшения ее толщины при сохранении хорошей поглощающей способности. Это, в частности, достигается при замене Сй на Ой при использовании изотопов В10 и Сйш вместо естественной смеси изотопов, а также при применении комбинированных материалов [39, 40].
70 . .
ЛИТЕРАТУРА
1. Экспериментальная ядерная физика. Т. '1, 2/Под ред. Э. Сегре. Пер.
с англ. М., ИЛ, 1955.
2. Мухин К. Н. Введение в ядерную физику. М., Атоадиэдат, 1965. 720 с.
3. Горшков Г. В. Проникающие излучения радиоактивных изотопов. Л., Наука, 1967. 395 с.
4. Власов II. А. Нейтроны. М., Наука, 1971. 551 с.
5. Таблицы физических величин. Справочник/Под ред. И. К. Киксина. М., Атоадиэдат, 1976. 1006 с. _
6 Прайс В. Регистрация ядерного издучения/Пер. с англ. М., ИЛ, I960.
7. Ларк-Горовиц К. Бомбардировка полупроводников нуклонами,—
В кн.: Полупроводниковые материалы/Пер. с англ. Под ред.
В. М. Тучкевнча. М., ИЛ, 1954, с. 62—94.
8. Долгоденко А. П., Шаховцов В. И. Создание р л-перехода в р-крем-нии под действием а-частиц. — В кн.: Радиационная физика неметаллических кристаллов. Минск, Наука и техника, 49/0, с. 191 ’194.
9. Иванов II. А., Космач В. Ф., Остроумов В. И. Имитация радиационного воздействия нейтронов и протонов с помощью электронных ускорителей.— В кн.: Докл. Второго Всесоюз. совещ. по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Т. 2. Л., 19/6,
с. 198-207. ^ „ лт
10. Арифов У. А., Синюков В. А., Масагутов В. С., Михаэлян В. М., Коростелев Ю. А., Лютович А. С. О возможности легирования кремния с помощью фотоядерных реакций.— В кн.: Кристаллизации тонких пленок. Ташкент, Фан, 1970, с. 133 135.
