Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
В германии основными стадиями отжига являются стадии примерно 150°С и (при больших дозах облучения) 250°С. Но образцы, легированные золотом, восстанавливают свои свойства лишь после отжига при 500~530°С.
3.8. РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
В то время как в атомных полупроводниках простейших дефектов два — вакансия и междоузельный атом, в бинарных соединениях их восемь — два типа вакансий и замещений и че-
8 Заказ 777 1J3
TbijpG титта междрузедьных атрмов ;(am\i А в, окружении атомов; • А и Б и атом В в окружёнди атомов А и В). При этом дадо, но? мнить, что различные , пространственные конфигурации меж-[; дЬ^зейЙногоатока.’(в* ,.хетрдэдридеда^
междоузлии, раялрчно ориентированные гантелцпыо,; конфцт: гурации, асимметричные гантельные конфигурации из двух, различных атомов и т. д,) не идентичны, по ряду, параметров., и1 могут рассматриваться как различные дефекты. Необходимо учитывать взаимодействие. простейших дефектов с примесями.; Кроме того, следует учесть, что в бинарных соединениях больше, концентрация неконтролируемой , примеси, (возможно, за ися ключением гШТИМОНИДа индия). Поэтому при облучении вследствие смещения “уровня Ферми могут проявляться примесные, уровни, присутствующие, в образце и до, облучения. ¦ц: т ,? >;?. "; . Исследования'' тта бинарных, ,соединениях, пожалуй, .уже, миновали стадию накопления..данных о дррогах деф екто,образе-:, вания, уровнях дефектов и примеси, наблюдаемых после той или иной обработки кристалла (радиационной иди тепловой), о х ар актер ист л ка х. отжига, о; скоростях введения (- > дефектов при об лучении, о корреляции концентрации вводимых уровней, с концентрацией, нрмместг. Имеются обзрры (например;,;: [167—> 170]), где предприняты попытки систематизировать имеющиеся экспериментальные данные о бинарных соединениях, . . па
: : Радиационные эффекты в бинарных соединениях рассмотрим на примере антимонида индия. Облучение InSh электронами при 80 К изучалось в работах [171—175]. При облучении тг-InSb концентрация электронов уменьшается линейно с дозой облучения, а в InSb р-тина проводимости концентрация дырок. растет [1711. Скорость удаления носителей заряда с начальной концентрацией /?0 = 1,5-10 й см“3 при облучении электронами, с энергией I МэВ составила 8,0 ,'см“1.,.,-. fV ;:и ; ежжл ! 1
;; Изохронный отжиг InSb п- и р.-типа,облученного электронами с энергией 1 МэВ при температуре .жидкого азота, показан на рис. 3.32. Восстановление происходит иа пяти стадиях: между 80 и 320 К: I - 00; : II - 150; III ^ 175; .77 ir7 210;, 7 — 275. В образцах га-тгата температура отжига стадий / ^ IV понижалась с уменьшением начальной,концентрации электронов. Температура отжига II , стадии изменялась от 01 до? 203 К при изменении концентрации .носителей от 10™ (р-тип) до 1018 (тг-тпп), энергия активации отжига изменяется от 0,23-до 0,71 эВ. При отжиге облученного р-InSb , появляется нес-, колько участков обратного отжига [1711. , -п.,- •> i синя В [175] облучался InSb п- и p-типа проводимости электронами с энергией 4,5 МэВ. Скорость удаления носителей заряда зависела от положения уровня Ферми, т. о. от начальной концентрации носителей заряда, причем для образцов тг-типа скорость удаления заметно больше, чем для образцов р-типа.. При облучении и-InSb концентрация электронов падает вплоть
114 ¦ d
Ш '¦ ' :
100 200 300 400 т; к
. . г>к .. . ' ... , . л ' .
Рис. 3.32. Стадии изохронного Рис.. 3.33. Пятиминутный изоотжига антимодина индия. хроннын отжиг 1и.ЗЪ, облученного
. у-лунами [178]. *
а. — р — п-конверсии нет; б — п-тиц,
¦ - претерпевшей конверсию.Римские
цифры — стадии отжига*
до конверсии типа проводимости, после чего концентрация дырок увеличивается. При облучении р-1пЭЬ концентрация дырок изменяется монотонно, но имеет определенную особенность: если коэффициент Холла 7?х > 2000 см3/Кл, то концентрация дырок увеличивается, в противном случае (Лх <С < 2000 см3/Кл) р умепыпается. Таким образом, при облучении уровень Ферми приближается к значению, которое можно назвать предельным уровнем Ферми. Его положение зависит от температуры облучения: 0,03 эВ для облучения при 80 К и 0,08 эВ для облучения при 200 К. При отжиге облученных образцов гс-ТпЭЬ обнаружены три стадии отжш^ / — 80—85; II — 120—150; III — 250—300 К. При отжиге рЛпЭЬ можно выделить те же стадии, хотя они не столь хорошо определены (рис. 3.33).
Облучение при азотной и гелиевой температурах приводит к одинаковым скоростям удаления носителей заряда [172], причем оказалось, что изохронный отжиг после облучения при гелиевой температуре не дает восстановления до области температур, соответствующей стадии I. Облучение при 165 К приводит к такому же полному удалению носителей, как если бы образец был облучен при 80 К и отожжен до 165 К, и имеет стадии восстановления III —V. Подобный результат получен в работе [175] при облучении при 200 К.
С целью определения пороговой энергии образования дефектов исследовалась ориентационная зависимость радиационного повреждения в 1п8Ь [1731. Один образец облучался в направлении <1И>, другой — <111>. Установлено, что при изменении направления облучения изменяется соотношение числа дефектов, отжигающихся на различных стадиях. Это и ожидалось из рассмотрения кристаллической решетки соединений Аш Ву. Получена энергетическая зависимость Скорости образования дефектов, отжигающихся на стадиях I и II при двух
