WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

выше края зоны проводимости, т. е. образуют состояния В соответствии с рассмотренными моделями реакция резонансного типа. При этом эти состояния дефектов кристалла на высокоэнергетическое воздействие может являются наиболее „глубокими“ (наиболее локализованрассматриваться как явление радиационной „самоком- ными) состояниями в энергетическом интервале вблизи пенсации“, при котором уровень Ферми стабилизиру- минимальной запрещенной зоны InAs.

ется вблизи наиболее глубокого состояния дефектов, На основе экспериментальных исследований и расчет. е. вблизи середины энергетической щели кристалла тов можно представить энергетические диаграммы кла EG. На рис. 4 показаны расчетные значения EG стеров дефектов, которые формируются в образцах InAs и EG /2, а также значение Elnl для InAs. В соответствии различного уровня легирования и типа проводимости с данными рис. 4 именно „низкое“ положение уров- при облучении быстрыми нейтронами или тяжелыми ня относительно энергии Flim ( EG /2, Flnl, EB) ионами (рис. 5). В соответствии с этой моделью в цен6C определяет n+-тип проводимости облученного InAs. Та- тральной части таких кластеров (в пределах области D1, ким образом, модельные исследования показывают, что см. рис. 5), где плотность РД выше концентрации исположение Flim и соответствующие электрофизические ходной легирующей примеси, уровень Ферми закреплен Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 412 В.Н. Брудный, Н.Г. Колин, А.И. Потапов в предельном (стационарном) положении Flim ( Elnl, EB, EG /2). В периферийной области (в пределах области D2 на рис. 5) тип проводимости облученного материала определяется его исходным уровнем легирования и дозой облучения. В случае исходных кристаллов p-InAs в области пространственного заряда должны формироваться высокоомные участки (p-n-переходы).

В соответствии с результатами исследований последовательное облучение материала за счет перекрытия кластеров дефектов должно приводить к уменьшению флуктуаций потенциала и в конечном счете к получению однородного по электрическим параметрам сильно компенсированного („собственного“) материала.

2.3. Исследование отжига Особенности отжига РД в InAs для материала с низкой плотностью РД изучены достаточно подробно в литературе [12,13]. Поэтому основное внимание в работе уделено сильно облученному материалу с высокой плотностью РД (рис. 6, 7). Обнаружено, что Рис. 7. Зависимости коэффициента Холла от температуры эффективность отжига РД пропорциональна уровню исизохронного отжига (в течение 10 мин) образца 3 p-типа InAs, ходного легирования InAs и в основном протекает при облученного интегральными потоками протонов D, 1016 см-2:

температурах до 500C. При более высоких Tann имеет 1 —0, 2 — 0.005, 3 —2.

место эффективное формирование термодоноров. Это явление известно и часто связывается с „загрязнением“ материала быстро диффундирующими химическими примесями, например Cu [12]. Термообработка специ- n-типа проводимости (n > 1017 см-3). В случае исходально не легированного n-InAs (n = 2 · 1016 см-3) при ных слабо легированных образцов p-типа проводимотемпературах до 800C (рис. 6) формирует материал сти (p 1016 см-3), облученных большими потоками протонов, не удается добиться обратной n-p-конверсии типа проводимости путем отжига из-за образования при высокотемпературной обработке термодоноров (рис. 7).

Эти исследования показывают, что изменения электрофизических параметров InAs при облучении и термообработке качественно подобны, и в том и другом случае для образцов с n 1018 см-3 уровень Ферми смещается в направлении зоны проводимости за счет более эффективного введения доноров. Более того, подобно облученному материалу в термообработанном InAs при последующем низкотемпературном отжиге (Tann < 250C) наблюдается частичный возврат электрофизических параметров InAs к значениям, близким к исходным [12]. Как показывают исследования авторов [14], при отжиге (до 900C) облученных быстрыми найтронами кристаллов n-InAs наблюдаются „остаточные“ акцепторы, плотность которых пропорциональна уровню исходного легирования материала. Наиболее вероятно, что эти акцепторы имеют не радиационное происхождение, а формируются при отжиге облученного материала тем более эффективно, чем выше уровень исходного легирования. Все это указывает на то, что причиной изменения свойств InAs при термообработке Рис. 6. Зависимости коэффициента Холла от температуры является процесс „самокомпенсации“ материала, аналоизохронного отжига (в течение 10 мин) образца 1 n-типа, гичный тому, что происходит при высокоэнергетическом облученного интегральными потоками протонов D, 1016 см-2:

1 —0, 2 —0.2, 3 —2. облучении.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Электрофизические свойства InAs, облученного протонами 3. Заключение [16] О.К. Гусев, В.П. Кириенко, А.А. Ломтев, В.Б. Яржембицкий. ФТП, 17 (6), 1153 (1983).

[17] В.В. Каратаев, М.И. Резников, В.И. Тальянский. ПоверхПоказано, что изменение электрофизических параметность. Физика, химия, механика, 4, 57 (1986).

ров InAs при радиационном воздействии можно рассматривать как процесс радиационной „самокомпенсации“, Редактор Т.А. Полянская при котором уровень Ферми смещается в середину энергетической щели EG кристалла. При этом осоElectrophysical properties бенности поведения InAs при радиационном воздейof proton-irradiated InAs ствии обусловлены не спецификой дефектообразования V.N. Brudnyi, N.G. Kolin, A.I. Potapov в данном материале, а „узостью“ его минимальной запрещенной зоны из-за наличия тяжелого катиона In.

V.D. Kuznetsov Siberian Physicotechnical Institute, Именно это определяет положение Flim ( EG /2, Elnl, 634050 Tomsk, Russia EB) в области разрешенных энергий зоны проводимости L.Ya. Karpov State Research Center и соответственно n+-проводимости облученного материof Physical Chemistry Institute, Obninsk Branch, ала. Можно отметить, что, как и для других полупровод249033 Obninsk, Russia ников, в InAs имеет место близкое соответствие между положением Flim в облученном объемном материале и

Abstract

The electrophysical properties of the proton положением уровня Ферми на границах раздела [15], а (E = 5MeV, D = 2 · 1016 cm-2) irradiated InAs crystals are preсвойства облученного кристалла близки характеристиsented. It has been revealed that irrespective of the chemical кам поверхностного слоя InAs [16,17]. Это указывает impurities doping level and the type of conductivity of the на „жесткое“ закрепление уровня Ферми в объемном initial material, InAs reaches n+-type conductivity after irradiation, дефектном InAs и на границах раздела и подтверждает n (2-3) · 1018 cm-3. The phenomenon of the Fermi-level фундаментальный характер параметра Flim, определяюpinning in the irradiated InAs is discussed, the thermal stability щего свойства облученного полупроводника, а также of the radiation defects is investigated up to 800C.

связь этого параметра с особенностями зонного спектра идеального кристалла, а не типом структурных дефектов решетки, формируемых при радиационном воздействии.

Работа выполнена при поддержке проекта МНТЦ „Высокостабильные радиационностойкие полупроводники“, № 1630.

Список литературы [1] В.Н. Брудный. Изв. вузов. Физика, 29 (8), 84 (1986).

[2] L.W. Aukerman. Phys. Rev., 115 (5), 1133 (1959).

[3] M. Ladjemi. Le titre de docteur ingenieur (Universite de Paris-Sud, Centre D’Orsay, 1982).

[4] V.N. Brudnyi, S.A. Vorobiev, A.A. Tsoi. Phys. St. Sol. (a), 72, 529 (1982).

[5] Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Н.С. Рытова, Е.С. Юрова.

ФТП, 21 (8), 521 (1987).

[6] J. Tersoff. Phys. Rev. B, 30 (8), 4874 (1984).

[7] V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, V.E. Stepanov. Physica B, 212, 429 (1995).

[8] В.В. Каратаев, М.Г. Мильвидский, Н.С. Рытова, В.И. Фистуль. ФТП, 11 (9), 1719 (1979).

[9] J.J. Renn, W. Kohn. Phys. Rev. B, 10, 448 (1974).

[10] В.Н. Брудный. ФТП, 33, 1290 (1999).

[11] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин. Материаловедение (2002), в печати.

[12] В.В. Каратаев, Г.А. Немцова, Н.С. Рытова, Т.Г. Югова.

ФТП, 11 (9), 1670 (1977).

[13] Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Н.С. Рытова, Е.С. Юрова.

ФТП, 20 (5), 822 (1986).

[14] Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Н.С. Рытова, Е.С. Юрова.

Физика и химия обраб. материалов, 4, 3 (1986).

[15] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев. ФТП, 32 (3), 316 (1998).

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.