Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
.4Й1Р
я,: t у
в
Рис. 5.15. Возникновение и взаимодействие частичных дислокаций в CdS при облучении электронами с Е0-75 кэВ( Съемка кадров производилась после начала облучения: а — начало облучения, б — через 15 мин, в — 21. г — 22,
9 —30 [38].
CdS ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
IGG
ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
[ГЛ. 5
личпваются в размерах и приобретают форму движущихся изолированных лент [38J. Согласно дапным Арагона н др. [40] движущиеся параллельно друг другу полосы соответствуют дефектам упаковки и в основном содержат краевую компоненту дислокаций. Плотность частичных дислокаций оказалась примерно равной 5 • 1(110 см~“. При оценке количества частичных дислокаций, образующих наблюдаемые на рпс. 5.15 дефекты упаковки, были использованы результаты опытов [40], указывающие, что дефекты упаковки в кристаллах структуры вюрцитз. (к примеру, ZnS) имеют структуру сфалерита.
Низкотемпературная стимулированная излучением диффузия составляет основу метода радиационного декорирования дислокаций в кристаллах CdS [9, 14]. Свободные сера и кадмии, мигрируя по кристаллу, уходят из объема на стоки разного рода, а затем, перемещаясь вдоль стоков, скапливаются па поверхности CdS в тех областях, где выходят эти структурные несовершенства. Количество выходящих па поверхность кристалла S и Cd пропорционально массе а) содержащихся (избыточных над стехиометрией) серы и кадмия в исходном кристалле п б) возникающих радиолнтическнх компонентов за время, в течение которого осуществляется радиационное декорирование дислокации L14J. С целью выявления дислокаций может быть использовано рентгеновское излучение [37], или электроны допороговых энергий [22, 38] или гамма-лучи 60Со [12, 13, 15].
Электронно-микроскопические исследования в режиме реплик и па просвет топографии поверхности кристаллов, в которых дислокации были декорированы методами химического травления, термической диффузией меди ила методом радиационного декорирования, позволили установить следующие преимущества метода радиационного декорирования дислокаций. Выявление дислокаций этим методом позволяет избежать порчи поверхности кристалла (неизбежно сопутствующей химическому или термодиффу-зпонпому декорированию), что во многих опытах имеет принципиальное значение. Радиационное декорирование возможно при дозах излучения, когда радиационные изменения электрических свойств сульфида кадмия еще незначительны, что составляет несомненные преимущества перед методом термодиффузноиного декорирования
ДОПОРОГОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В InSb
167
дислокаций, при использовании которого образцы фактически становятся непригодными для дальнейшего использования в технологических целях.
Метод радиационного декорирования может быть применен к кристаллам, оформленным в виде готовых изделий.
Использование электронного микроскопа (в отлично от оптического) существенно повышает пороговую чувствительность регистрации дислокаций и точность оценки пх плотности. В свете изложенного новый метод приобретает актуальность в сравнении с существующими методами обнаружения дислокаций. Он может найти широкое применение в полупроводниковой технологии.
§ 3. Допороговые эффекты в InSb и других бинарных материалах
Допороговое радиационное дефектообразование в другом бинарном полупроводниковом материале InSb подробно изучено в работах [41—52]. Многочисленные данные указывали на возможность образования дефектов структуры в узкозонном полупроводнике при облучении мягкими рентгеновскими квантами, электронами допороговых энергий, светом. Однако эти результаты объяснялись авторами по-разному.
В [42—44] была исследована энергетическая зависимость скорости введения дефектов в различно ориентированных по отношению к электронному пучку кристаллах InSb и определены пороговые энергии образования дефектов Френкеля в подрешетке индия или сурьмы, равные Ет = 268 и Ет = 350—398 кэВ соответственно. Авторами было отмечено, что радиационные изменения параметров имеют место и тогда, когда InSb облучается электропамп с энергией 20 кэВ.
В работе [45] были описаны пзмепешш проводимости и теплопроводности при облучении InSb мягкими рентгеновскими квантами (энергия 100 кэВ). Радиационные изменения свойств />-InSb сохранялись при 77 К неограниченно долго. Восстановление материала происходило в пределах одной стадии изохронного отжига вблизи 100 К и не зависело от положения уровня Ферми.
168 ДЕФЕКТЫ Б БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 5
Авторы [45] предположили, что имеет место ионизационный механизм дефектообразования, поскольку, по их мнению, наблюдавшийся эффект не был связан с поверхностными изменениями кристалла, так как происходило одновременное изменение теплопроводности и электрических параметров. Облучение образцов проводилось в условиях, когда изменения поверхностных зарядовых состояний были незначительны. Аналогичные изменения проводимости и теплопроводности б облученном рентгеновскими квантами /7-InSb описаны в работах [46, 47]. Однако свои результаты автор [47] интерпретировал, исходя из предположения о радиационных изменениях поверхностных свойств кристаллов.
