WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

уровня Ферми в полупроводниках с дефектами, так и В низкоэнергетической области (h

состояний в запрещенной зоне. Предположительно, это обусловлено тем, что бомбардировка нейтронами может 3.3. Спектры оптического поглощения приводить к формированию в бинарном полупроводнике Исследованиям оптических свойств облученного InP „разупорядоченного сплава“ как за счет образования посвящена небольшая часть из общего числа опублико- дефектов вакансионного типа, так и за счет расслоения ванных к настоящему времени работ по изучению РД в материала (образование антиструктурных дефектов).

Рис. 3. Изменения спектральных зависимостей коэффициента поглощения в образцах n-InP, облученных быстрыми нейтронами (a) и полным спектром реакторных нейтронов (b) при последующем изохронном отжиге ( t = 20 мин), Ttest = 295 K. a — образец 2, Df.n = 1019 см-2; Tann., C: 1 — 20, 100, 200; 2 — 300; 3 — 400; 4 — 500; 5 — 600; 6 — 700; 7 — 800; 8 — 900. b — образец 4;

Dth.n, см-2. 1–6 —4.8 · 1017, 7 —2.1 · 1019; T,C: кривые 1–5 — то же, что и на рис. a, 6 — 700, 800; 7 — 900.

2 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 532 В.Н. Брудный, Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, В.А. Новиков Исследование спектральной зависимости 1/(h)p (рис. 5) в области поглощения свободными электронами в облученных образцах выявляет увеличение коэффициента p от 2.3 — в материале непосредственно после облучения — до величины 3.0–3.4 при повышении температуры пострадиационного отжига до 700-900C (кривая 8 на рис. 4). Такое значение p характерно для InP в случае рассеяния свободных электронов на ионизованных водородоподобных примесях. Используя известные величины сечения оптического поглощения на свободных электронах Sn = / n 4.7 · 10-17 смпри h 0.14 эВ в InP, легированном водородоподобными примесями [30], можно оценить концентрацию свободных электронов nD и эффективность ядерного легирования K этого материала из выражения K /SnD, где =(0 - D), n =(nD - n0).

Рис. 4. Коэффициент поглощения для разных длин волн Здесь 0, D и n0, nD — значения коэффициентов (1-7) и показатель степени p в выражении a 1/(h)p (8) поглощения и концентрации свободных электронов до для образцов, облученных быстрыми нейтронами (1, 3, 5, 7, 8) при Df.n = 1019 см-2 — образец 2 и полным спектром реак- и после облучения и отжига соответственно.

торных нейтронов (2, 4, 6) при Dth.n = 4.8 · 1017 см-2 —обра- На рис. 6 представлены значения (h = 0.14 эВ) в зец 4, в зависимости от температуры изохронного отжига Tann образцах InP, облученных быстрыми нейтронами и пол( t = 20 мин), Ttest = 295 K. Измерения поглощения проведены ным спектром реакторных нейтронов, после их отжига при, эВ: 1 —0.4; 2, 3 — 1.18; 4, 5 —1.3; 6, 7 — 0.16.

при 900C и соответствующие расчетные значения концентрации свободных электронов с учетом коэффициентов эффективности ядерного легирования InP: K = 0.2 в Так, данные измерений ЭПР в облученном InP подтверждают высокую эффективность формирования как вакансий фосфора VP, так и антиструктурных дефектов типа PIn [27,28].

При отжиге облученного InP при Tann > 300C отмечается уменьшение величины интегрального дополнительного поглощения в околокраевой области спектра, а при температурах отжига выше 500C — рост оптического поглощения в „примесной“ области спектра, для длин волн h <0.4эВ (рис. 3, a, b). Такие измеg нения величины (h)d(h) при отжиге связаны с h уменьшением концентрации глубоких РД, что приводит к раскомпенсации облученного материала и к росту в области h <0.4 эВ вследствие появления свободных электронов в зоне проводимости InP за счет ионизации примеси Sn. На рис. 4 представлено изменение коэффициента поглощения для различных длин волн при термической обработке образцов, облученных быстрыми и реакторными нейтронами. Кривые 1–5 демонстрируют эффективность отжига РД, а кривые 6, 7 — эффективность появления в материале свободных электронов. Можно отметить, что Tann 500Cявляется Рис. 5. Изменение спектральных зависимостей коэффициента критической для InP, поскольку именно вблизи данной поглощения a в облученном быстрыми нейтронами образтемпературы отмечается восстановление большинства це 2 при последующем изохронном отжиге ( t = 20 мин), параметров в дефектном InP, включая восстановление Ttest = 295 K, Df.n, см-2: 1 —0, 2–6 —1019; Tann, C: 1 — 20, дальнего порядка в a-InP [29]. 2 — 500, 3 — 600, 4 — 700, 5 — 800, 6 — 900.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Электрофизические и оптические свойства InP, облученного большими интегральными потоками... Работа выполнена при поддержке проекта № МНТЦ „Высокостабильные радиационно-стойкие полупроводники“ и ФНТП Министерства промышленности и науки по направлению „Новые материалы“ и „Нейтронные исследования вещества“.

Список литературы [1] Л.С. Смирнов, С.П. Соловьев, В.Ф. Стась, В.А. Харченко.

Легирование полупроводников методом ядерных реакций, под ред. Л.С. Смирнова (Новосибирск, Наука, 1982).

[2] L.F. Zakharenkov, V.V. Kozlovskii, B.A. Shustrov. Phys. Status Solidi (a), 117 (1), 85 (1990).

Рис. 6. Зависимости коэффициента поглощения [3] Н.Г. Колин. Изв. вузов. Физика, 46 (6), 12 (2003).

(h = 0.14 эВ) и концентрации свободных электронов n в [4] B. Lee, N. Pan, G.E. Stillman, K.L. Hiess. J. Appl. Phys., облученных и затем отожженных при 900C образцах n-InP 62 (3), 1129 (1987).

от интегрального потока нейтронов: кривые 1 — образец 2, [5] Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, С.П. Соловьев. ФТП, 34 (2), 2 — образец 3, быстрые нейтроны; и кривая 3 — образец 4, 157 (2000).

реакторные нейтроны. Сплошные кривые — расчетные [6] H.Y. Bardeleben, J.C. Bourgoin, K. Kainosho, O. Oda. Appl.

зависимости nD - n0 = 0.2D для кривых 1, 2 и nD - n0 = 2.3D Phys. Lett., 57 (23), 2464 (1990).

для кривой 3. Ttest = 295 K. [7] D. Hoffman, G. Muller, N. Streckfuss. Appl. Phys. A, 48 (4), 315 (1988).

[8] V.N. Brudnyi, V.A. Charchenko, N.G. Kolin, V.A. Novikov, A.D. Pogrebnyak, Sh.M. Rusimov. Phys. Status Solidi (a), случае облучения быстрыми нейтронами и K = 2.3 — 93 (1), 195 (1986).

реакторными нейтронами [5]. Эти оценки близки к соот- [9] V.N. Brudnyi, N.G. Kolin, and V.A. Novikov. Phys. Status Solidi (a), 132, 35 (1992).

ветствующим данным оптических исследований данной [10] Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, С.П. Соловьев. ФТП, 34 (2), работы. Таким образом, результаты оптических измере153 (2000).

ний в целом подтверждают электрофизические данные о [11] M. Kitagawa, T. Endo, J. Dei, T. Fudjino, K. Masumoto, высокой эффективности ядерного легирования InP при K. Nakamura. Ann. Report of the radiation Center of Osaka нейтронном облучении.

Prefecture, 26, 75 (1985).

[12] Б.Е. Саморуков, С.В. Слободчиков. ФТП, 23 (5), (1989).

4. Заключение [13] J.D. Woodhouse, J.P. Donnely, G.W. Iseler. Sol. St. Electron., 31 (1), 13 (1988).

Облучение n-InP быстрыми нейтронами или пол[14] В.В. Козловский, Т.И. Кольченко, В.М. Ломако. ФТП, ным спектром реакторных нейтронов потоками до (6), 1123 (1990).

1018 см-2 (по быстрым нейтронам) приводит к форми[15] A. Sibille, J. Suski, M. Gileron. J. Appl. Phys., 60 (2), рованию высокоомного материала n-типа проводимости (1986).

[16] K. Tadamasa, K. Makato, Ji-Kui Luo, Y. Shigemi, A. Yoshio.

с (2-6) · 103 Ом · см при 295 K и к закреплению Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., 37–38, 321 (1989).

уровня Ферми вблизи EV + 1.0 эВ. При больших пото[17] P.E. Tompson, S.C. Binary, H.B. Dietrich. Sol. St. Electron., ках нейтронов („переоблучении“) отмечается появление 26 (8), 805 (1983).

„примесной“ проводимости, что проявляется в уменьше[18] В.Н. Брудный, В.А. Новиков. ФТП, 16 (10), 1880 (1982).

нии удельного сопротивления облученного материала и [19] В.Н. Брудный, П.Н. Дробот, В.А. Новиков. Изв. вузов.

энергии активации проводимости с ростом интегральФизика. Деп. в ВИНИТИ, рег. № 6584-B87.

ного потока частиц. При этом в спектральной области [20] J. Tersoff. Phys. Rev. Lett., 58, 465 (1984).

Eg - 0.1 эВ для облученных нейтронами кристаллов [21] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев. ФТП, 32 (3), 315 (1998).

InP наблюдается значительное оптическое поглощение [22] V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, V.E. Stepanov. Physica B: Condens Matter 212, 429 (1995).

бесструктурного вида, характерное для неупорядочен[23] В.Н. Брудный, С.Н. Гриняев, Н.Г. Колин. Материаловеденых полупроводников. Отжиг при температурах выше ние, 72 (3), 17 (2003).

300C приводит к уменьшению этого поглощения и к [24] V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, N.G. Kolin. Physica B: Condens росту коэффициента оптического поглощения в „приMatter, 348, 213 (1995).

месной“ области спектра, для h <0.4 эВ, при темпера[25] E.Yu. Brailovski, G.N. Eritsyan, N.E. Grigoryan. Phys. Status турах отжига выше 500C за счет активации примеси Sn, Solidi (a), 78 (2), K 113 (1983).

введенной в кристаллическую решетку InP. Оценена [26] F.F. Leonberger, J.N. Walpole, J.P. Donnelly. IEEE J. Quant.

эффективность ядерного легирования и качество полуElectron., 17 (6), 830 (1981).

чаемого материала. [27] H.J. Bardeleben. Sol. St. Commun., 57 (2), 137 (1986).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 534 В.Н. Брудный, Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, В.А. Новиков [28] A. Goltzene, B. Meyer, C. Schwab. J. Appl. Phys., 62 (11), 4406 (1987).

[29] E. Wender, T. Opferman, P.I. Gaiduk. J. Appl. Phys., 82 (12), 5965 (1997).

[30] Оптические свойства полупроводников, под ред. Р. Уиллардсона, А. Бира. (М., Мир, 1970) [Пер. с англ.: Semiconductors and semimetals, ed. by R.K. Willardson, A.C. Beer (Academic Press, N.Y.–London, 1967)].

Редактор Т.А. Полянская Electrophysical and optical properties of InP after heavily neutron irradiation V.N. Brudnyi, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.A. Novikov V.D. Kuznetsov Siberian Physicotechnical Institute at Tomsk State University, 634034 Tomsk, Russia Obninsk Branch of the Federal State Unitary Enterprise Karpov Institute of Physical Chemistry“, ” 249033 Obninsk, Russia

Abstract

Electrophysical properties and optical absorption spectra of InP irradiated with fast neutrons (E > 0.1MeV, D 1019 cm-2) and reactor neutrons (Dth.n 1 · 1019 cm-2, f.n th.n/f.n 1) and the changing of these properties during the post-irradiation annealing up to 900C are presented. The results of the optical investigations reveal that free electrons are appeared in the heavily neutron-irradiated InP after annealing up to 500C only. The effeciency of the neutron transmutation doping and the quality of InP are estimated.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, 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.