Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Й7(Ф)/170 = (2*-*/(/ — 1)!)(ф/ф0);-Д ф/ф0 < 15 ^ 2; (3.12а) \Уу{Ф)Ш\ = 2^-ДФ0/ф), ф/ф0 > / > 2; (3.126)
где И7о и ф0 — параметры теории. Из этих формул следует, что концентрация любого вакансионного кластера, содержащего фиксированное / (/ > 2) вакансий, является немонотонной функцией от Ф: в промежуточной области доз концентрация достигает максимального значения, а дальнейшее облучение Приводит к ее понижению [см. формулу (3.126)].
Автор [64 ] приводит выражения относительных доз (Фт;/Ф0) для максимума концентрации (И^/И7,,) кластеров из / вакансий и полуширины максимума па уровне 50% (б(;-) и 6(+>). Результаты расчета для/ = 2—6 представлены в табл. 3.2. Видно, что доза, при которой достигается максимальное значение концентрации определенного дефекта IVэкспоненциально возрастает с увеличением}. При этом максимальное значение концентрации данного дефекта уменьшается довольно слабо
)’ а относительная ширина максимума рас-
Для определенности обсуждались вакансионные кластеры, о эксперименты по электронной микроскопии показали, что
89
"a
¦ • j
: Таблица 3.2,
Кинетика в области максимума концентрации дефектов ' •’
Дефект (Wj) Ф . /Фп m-}i 0 W ./W т]1 о Г > : р(+) 1
Дивакансия (/=2) 1,000 0,2500 0,2679 3,732
Тривакансия (/—3) 2,513 0,2036 0,2394 5,460
Тетравакансия (/—4) 5,009 0,1781 0,2546 5,695
Пятивакансия (}=5) 9,161 0,1610 0,2507 6,137
Шестивакансия (/=6) 16,070 . 0,1483 0,2389 6,69В
при ионном облучении [72, 73] или интенсивном электронном [74] наблюдаются крупные дефекты междоузелъного типа. о
Большое влияние на кинетику накопления дефектов ока- ) -зывает взаимодействие простейших дефектов с различными несовершенствами кристаллической решетки. Этому вопросу и посвящается следующий параграф. '
. ¦ ..й
3.4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ |
С РАЗЛИЧНЫМИ НЕСОВЕРШЕНСТВАМИ 1
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ 1
Термодефекты. Можно сказать, что термодефекты — хорошо изученный дефект. Большое число работ посвящено ие- ч следованию этого объекта в германии [75—80]. Подробную | литературу можно найти в [81]. Хотя авторы [79] пытаются I связать термо акцепторы в германии с комплексами типа вакансия или дивакансия -(-донор, однако этот вывод, видимо, , нельзя считать окончательным. Определенно можно сказать $ лишь одно: наличие термоакцешгоров приводит к уменьшению скорости введения радиационных дефектов [80], т. е. термоде- 1 фекты в германии — эффективный сток для радиационных | дефектов. 1
Много внимания уделялось свойствам термодефектов в J кремнии [81— 83]. В ряде работ [84—86] изучалось взаимодей- | ствие радиационных и термодефектов. Облучение у-квантами 1 при термообработке [84] эквивалентно снижению температуры 1 обработки. В облученных образцах наблюдалось уменьшение | концентрации термодоноров [84] и увеличенный выход Л-цент- 1 ров [86]. Авторы [86] сделали вывод, что вакансии эффектив- J но взаимодействуют с термодонорами, в состав которых входит I от 2 до 4 атомов кислорода. Они же предложили схему процес- I сов, объясняющую] и повышенный выход А-центров в термо-Щ обработанном материале, и уменьшение концентрации термо- 1 дефектов. i
Таким образом, и в германии, и в кремнии термодефекты щ представляют собой эффективные стоки для радиационных Де- 1
Рис. 3.14. Зависимость переползания дислокации от интегрального потока электронов в германии «-типа (1) при
Рис. 3.13. Зависимость концентрации носителей заряда (1), микротвердости (2) и переползания дислокаций С8) от дозы облучения Ф.
температуре облучения
430°С и р-типа (2) при •
температуре облучения , - '
300СС. .
фектов и могут играть роль центров коагуляции простейших дефектов.
Дислокации. Деформация вокруг краевой дислокации имеет знакопеременный характер — существуют области сжатия и растяжения. При поглощении вакансии (междоузельного атома) лишняя полуплоскость укорачивается (удлиняется) — происходит переползание дислокации. В германии переползание возможно лишь при нагреве до Т > 700°С. При облучении электронами переползание наблюдается при существенно более низких температурах [87]. По направлению переползания было определено, что происходит поглощение междоузельных атомов. Переползание дислокаций наблюдалось в интервале температур облучения 100—430°С [88]. Повышенные температуры облучения для наблюдения переползания, как отмечают авторы [88], необходимы для «разрыхления» примесных атмосфер вокруг дислокаций, т. е. для облегчения проникновения междоузельного атома к ядру дислокации. Насыщение переползания (рис. 3.14) обусловлено взаимодействием вновь образующихся междоузельных атомов с накопившимися вакансиями и соответственно с уменьшением притока междоузельных атомов к ядру дислокации. . ,
Другая возможность освобождения дислокаций от примесных- атмосфер — закалка от сравнительно низких температур
[89]. И действительно, в закаленных кристаллах переползание наблюдалось при комнатной температуре [89]:
Следует обратить внимание на одну особенность образцов, где наблюдалось переползание дислокаций,— эти кристаллы обогащены вакансиями (вакансионными комплексами). Подвижность в таких кристаллах оказывается существенно ниже, чем в образцах без дислокаций. Еще больше различие в под-
