WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

параметров метода сильной связи подобная особенность Для VIn лишь отрицательно заряженное состоя- данных дефектов связана с тем, что положение уровние (G )---, заполненное 4 электронами (полностью ней InAs и VAs отличается лишь за счет межатомного матричного элемента, который слабо изменяется в группе соединений III-V. Накапливаясь в процессе облучения, дефекты такого типа могут стать доминирующими среди дефектов, ответственных за закрепление уровня Ферми в облученных полупроводниках. Таким образом, в развитие дефектной модели [31] в работе показано, что положение уровня Ферми в облученном электронами кристалле InAs в пределах разрешенных энергий зоны проводимости сильно коррелирует с состояниями собственных одиночных дефектов анионной подрешетки VAs и антиструктурных дефектов InAs. Близкие предположения были сделаны в работах [32,33], в которых образование каналов n+-проводимости на сколотой или термообработанной поверхности InAs связывалось с присутствием резонансных состояний VAs.

В заключение данного раздела можно отметить, что облученный электронами кристалл InAs является материалом n+-типа проводимости, в котором уровень Ферми закрепляется над дном зоны проводимости. ТаРис. 5. Энергетический спектр нерелаксированных дефеккое закрепление уровня Ферми является результатом тов VAs, VIn, AsIn и InAs в InAs, рассчитанный с учетом взаимной компенсации всего ансамбля донорных и акспин-орбитального расщепления. Показано положение уровней цепторных состояний РД, при котором уровень Flim нейтральных и заряженных дефектов в запрещенной зоне и расположен посредине между уровнями доминирующих вблизи нее. Отсчет энергии осуществляется от уровня, 8V указаны значения энергии в эВ при T 0K. по концентрации РД.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 416 В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин 7. Отжиг радиационных дефектов На рис. 6, 7 представлены результаты исследования изохронного отжига облученных электронами кристаллов InAs. Нагрев исходных образцов при температурах выше 450C приводит к образованию термодоноров, что особенно заметно для слабо легированного материала.

Это явление хорошо известно для InAs [4,34], поэтому отжиг РД в нашей работе был ограничен температурой 800C. В облученных электронами исходных образцах n-типа проводимости отжиг РД протекает в широком температурном интервале, от 80 и до 800C, что указывает на уменьшение концентрации радиационных дефектов донорного типа (рис. 6). Кроме того, из исследования аннигиляции позитронов следует, что при повышении температуры кроме отжига в облученных кристаллах InAs идут процессы кластеризации РД.

Так, при нагреве образцов в температурном интервале 150-300C отмечается увеличение интенсивности захвата позитронов в области малых углов N( 0), что указывает на формирование скоплений дефектов вакансионного типа (рис. 6). Такие явления характерны при Рис. 7. Зависимость коэффициента Холла |RH| от темпераотжиге полупроводников группы III-V с высокой плоттуры изохронного отжига (10 мин) для p-InAs (образец 11), ностью РД — см., например, [35]. Последующий распад облученного электронами с энергией 2 МэВ интегральными дефектных кластеров в InAs имеет место при темпера- потоками D, 1019 см-2: 1 — 0, 2 — 0.02, 3 – 0.3, 4 — 1.

Температура измерений T = 295 K. Указан тип проводимости.

турах отжига выше 300C, однако и при Tann 800C в таком материале наблюдаются остаточные дефекты.

Характер восстановления RH в исходных образцах p-типа проводимости представлен на рис. 7 на примере исходного сильно легированного образца (образец 11). В слабо облученном материале отмечено наличие стадии „обратного“ отжига при температурах (100-150)C — отжиг радиационных акцепторов либо формирование дефектов донорного типа. Для сильно облученных кристаллов наблюдается „переотжиг“ величины RH, что указывает на наличие остаточных акцепторов в таком материале, которые не устраняются даже при температурах отжига вблизи 600C. Как и в исходных образцах n-типа проводимости эффективность отжига РД в p-InAs понижается как с увеличением интегрального потока электронов, так и с уменьшением исходного уровня легирования материала.

8. Заключение Рис. 6. Зависимость коэффициента Холла |RH| от темпераНезависимо от вида облучения (электроны, протоны, туры изохронного отжига (10 мин) для n-InAs (образец 1), быстрые нейтроны), параметров и предыстории исходнооблученного электронами с энергией 2 МэВ интегральными го InAs, кривые F(D) всегда имеют тенденцию к насыпотоками D, 1019 см-2: 1 — 0, 2 — 0.04, 3 — 0.5, 4 —1.

щению вблизи EV +(0.51-0.55) эВ при T = 77-295 K, 5 — изменение скорости счета аннигиляционных -квантов что соответствует предельной концентрации свободных в области малых углов N( 0) при изохронном отжиэлектронов nlim (2-3) · 1018 см-3. При этом „необычге (10 мин) образца 1 после облучения электронами дозой D = 5 · 1018 см-2. Температура измерений T = 295 K. ные“ свойства облученного InAs обусловлены не осоФизика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Электрофизические и оптические свойства InAs, облученного электронами ( 2 МэВ)... бенностями формирования РД в данном соединении, а [3] Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Н.С. Рытова, Е.С. Юрова.

ФТП, 21 (3), 521 (1987).

задаются характером энергетического спектра идеаль[4] В.Н. Брудный, Н.Г. Колин, А.И. Потапов. ФТП, 37 (4), ного кристалла. Именно „низкое“ расположение уров(2003).

ня в диэлектрической щели InAs по сравнению с 6C [5] В.В. Каратаев, Е.С. Юрова, М.Г. Мильвидский, Б.С. Фриддругими полупроводниками группы алмаза и соединеништандт, Г.А. Немцова. Неорг. матер., 21 (10), 1631 (1985).

ями группы III-V приводит к тому, что часть РД (VAs, [6] Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Н.С. Рытова, Е.С. Юрова.

InAs) формирует состояния резонансного типа в облаФТП, 20 (5), 822 (1987).

сти разрешенных энергий зоны проводимости, которые [7] Н.Г. Колин. Изв. вузов. Физика, 46 (6), 12 (2003).

определяют электрические свойства облученного InAs. [8] Yang June Jung, Byund Ho Kim, Hyang Jae Lee. Phys.

Rev. B, 26 (6), 3151 (1982).

В InAs, как и в других полупроводниках группы [9] В.В. Каратаев, М.Г. Мильвидский, Н.С. Рытова, В.И. Фиалмаза и соединений III-V, при облучении вводятся стуль. ФТП, 11 (9), 1718 (1977).

радиационные дефекты как донорного, так и акцептор[10] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев. ФТП, 32 (3), 315 (1998).

ного типов, эффективность влияния которых на элек[11] V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, V.E. Stepanov. Physica B, 212, трофизические свойства InAs зависит от уровня леги429 (1995).

рования и типа проводимости исходного материала. При [12] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин. Материаловедеn > nlim (2-3) · 1018 см-3 более эффективны радиациние, 3 (72), 17 (2003).

[13] T.W. Dobson, J.F. Wager. J. Appl. Phys., 66 (6), 1997 (1989).

онные акцепторы, а при n < nlim (2-3) · 1018 см-3 — [14] W. Walukiewicz. Appl. Phys. Lett., 54 (21), 2094 (1989).

радиационные доноры. В целом реакция InAs на высо[15] Н.В. Агринская, Т.В. Машовец. ФТП, 28 (9), 1505 (1994).

коэнергетическое воздействие, как и в других полупро[16] S.B. Zhang, S.H. Wei, A. Zunger. Phys. Rev. Lett., 84 (6), водниках, может рассматриваться как явление радиаци(2000).

онной „самокомпенсации“ (компенсации электрической [17] В.Н. Брудный. Автореф. докт. дис. (Томск, ТомГУ, 1993).

активности исходного материала) и переход полупровод[18] H.J. Bardeleben. Sol. St. Commun., 57 (2), 137 (1986).

ника в состояние, соответствующее K 1. При этом [19] N.D. Wilsey, T.A. Kennedy. Microscop. Identif. Electron.

не обнаружено каких-либо особенностей в изменении Defects Semicond. Symp. (San Francisco, 1985) (Pittsburg, электрофизических свойств ЯЛ InAs и InAs(Sb) при Pa, 1985) p. 309.

[20] R.C. Newman. 13th Int. Conf. Def. in Semicond. (Coronado, электронном облучении по сравнению с кристалла1984) (Warendale, Pa, 1985) p. 84.

ми InAs, легированными водородоподобными примесями [21] M.T. Ladjemi. These doct. ing. sci. mater. (Univ. Paris-Sud, в процессе выращивания.

1982).

В облученном InAs положение Flim близко к по[22] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин. ФТП, 37 (5), ложению уровня Ферми на границе металл/InAs и в (2003).

поверхностном n+-слое, который всегда формируется на [23] В.А. Чалдышев, С.Н. Гриняев. Изв. вузов. Физика, 26 (3), сколотой поверхности при естественном хранении этого 38 (1983).

[24] С.Н. Гриняев, В.А. Чалдышев. Изв. вузов. Физика, 39 (8), материала. Данное положение уровня Ферми является 13 (1996).

„каноническим“ для InAs, инвариантным по отношению [25] С.Н. Гриняев, Г.Ф. Караваев. ФТП, 31 (5), 545 (1997).

к типу собственных дефектов решетки и, следовательно, [26] S. Das Sarma, A. Madhukar. Phys. Rev. B, 24 (4), к условиям облучения. Эти данные, как и в случае (1981).

других полупроводников групп IV и III-V, еще раз под[27] W. Kuhn, R. Strehlow, M. Hanke. Phys. Status. Solidi A, тверждают фундаментальный характер параметра Flim 141 (2), 541 (1987).

и указывают на единый механизм закрепления уровня [28] В.И. Кайданов, Ю.И. Равич. УФН, 145 (1), 52 (1985).

Ферми в объемном дефектном InAs после облучения, на [29] M.S. Daw, D.L. Smith. J. Vac. Sci. Technol., 17 (5), (1980).

поверхности InAs и на границе металл/InAs.

[30] W. Potz, D.K. Ferry. Phys. Rev. B, 31 (2), 968 (1985).

Работа выполнена при поддержке проекта № [31] W.E. Spicer, P.W. Chye, P.R. Skeath, C.Y. Su, I. Lindau. J. Vac.

МНТЦ „Высокостабильные радиационно-стойкие полу- Sci. Technol., 16, 1422 (1979).

проводники“, гранта № E02-3.4-365 программы Мини- [32] М.А. Бунин, Ю.А. Матвеев. ФТП, 19 (11), 2018 (1985).

[33] В.В. Каратаев, М.И. Резников, В.И. Тальянский. Поверхстерства образования и науки РФ по фундаментальным ность. Физика, химия, механика, N 4, 57 (1986).

исследованиям в области естественных и точных наук [34] В.В. Каратаев, Г.А. Немцова, Н.С. Рытова, Т.Г. Югова.

на 2003-2004 гг., Научной программы „Университеты ФТП, 11 (9), 1670 (1977).

России“ на 2004-2005 гг. (грант № УР 01.01.055).

[35] V.N. Brudnyi, S.A. Verobiev, A.A. Tsoi. Phys. Status. Solidi A, 72 (2), 529 (1982).

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

[2] M. Soukiassian, J.K. Albany, M. Vandevyver. Inst. Phys. Conf.

Ser., N 31 (1977) p. 395.

2 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 418 В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин Electrophysical and optical properties in electron ( 2 MeV) irradiated InAs:

energetic structure of the intrinsic point defects V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, N.G. Kolin V.D. Kuznetsov Physicotechnical Institute at Tomsk State University, 634034 Tomsk, Russia Obninsk Branch of the Federal State Unitary Enterprize Karpov Institute of Physical Chemistry“, ” 249033 Obninsk, Russia

Abstract

The results of studying electrical and optical properties as well as the post-irradiated annealing up to 800C for n- and p-type conductivity of InAs crystals irradiated with 2MeV electrons at a dose of 1 · 1019 cm-2 are presented. The numerical calculation of the electronic structure for unrelaxed VAs, VIn, AsIn and InAs are fulfilled. The connection inter relationship of electrical properties and the Fermi level limit position in irradiated InAs, the intrinsic defect electronic structures and the peculiarities of the semiconductor energy spectrum are discussed.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 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.