WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

к катоду, что коррелирует с изменением концентрации носителей тока вдоль образца (рис. 3). Для распределе- В выбранной ранее модели лазерно-стимулированной генерации точечных дефектов предлагается рассматриний на рис. 4 получить зеркальное отображение также вать в качестве источника одиночных примесных ценвозможно, но обратной инверсии типа проводимости не происходит. тров — включения собственных или примесных комДоля „отожженных“ дефектов зависит от взаим- понентов, которые разогреваются лазерным излучением ной ориентации полей Eex и EL по закону () = при непосредственном поглощении излучения включе= + cos2, где — угол между направлениями ниями, что приводит к возникновению градиента тем0 max Eex и EL. Величина определяется для = n/2, а max пературы на границе включение–матрица и термодифсоответствует доле отожженных дефектов при = n. фузионному массопереносу [5–6]. В области матрицы Можно выбрать такое значение плотности мощно- градиент температуры быстро убывает и поэтому этот сти W, для которой без приложения внешнего поля Eex механизм можно рассматривать только как источник обнаружить изменение в пределах ошибки экспери- одиночных активированных атомов в окрестности вклюФизика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 670 С.В. Пляцко чения. Оценки, произведенные в рамках такой моде- и W = 25 Вт/см2 температура включения превышает ли, показывают, что температура включений радиусом исходную на Tinc 2.6 K. Для получения равного 10-1 R 1 мкм по отношению к исходной изменяется Tinc для включений в форме цилиндра и пластины, но в пределах 10-4-10-3 K. Если даже учесть, что темпе- одинакового объема, необходимо значительное уменьратура включений зависит от их формы и возрастает шение расстояний между включениями. В противном для цилиндра и пластины, при определенном разумном случае условие V /d3 выполняться не будет, и мы соотношении их размеров, соответственно в 7 и 30 раз, вернемся к случаю с изолированными включениями, то это также не дает оснований ожидать заметного когда достичь температур, близких к Tinc, возможно термодиффузионного потока компонентов включения в только для включений, размер которых превышает длиматрицу. Однако в кристалле включения распределены ну волны лазерного излучения в кристалле в несколько неравномерно и всегда найдутся области, где на длину раз. Это только расширяет спектр размера включений, волны лазерного излучения L будет приходиться много взаимодействующих с лазерным излучением, и является включений: (Rinc + d) L. Механизм поглощения в не конкурирующим механизмом, а скорее дополняюэтих областях будет иным и возможна ситуация, когда щим, и предполагает некоторую зависимость от парасечение поглощения будет превышать геометрическое метров лазерного излучения, предыстории кристаллов в 102 раз. Электрическое поле во включении Einc и природы включений. Сечение поглощения inc и поле при определенных условиях, с учетом поля дипольных Einc могут существенно отличаться для собственных моментов, индуцированных внешней волной во включе- дефектов и примесей в кристалле. Именно это, пониях, будет равно по порядку величины электрическому видимому, предопределяет донорный характер лазернополю лазерной волны EL [12]: стимулированных дефектов в соединениях AIVBVI.

Таким образом, возникновение градиента темпераEL туры на границе включение–матрица является просто Einc =. (1) 1 +( - 1)( - V /d3) неизбежным при облучении кристаллов лазерным излучением ( Eg). Массоперенос компонентов, составЗдесь — фактор деполяризации равный 1/3, 1/2, 1 соотляющих включение, в область кристалла, прилегающую ветственно для шара, цилиндра и пластины; —численк включению, приводит к локальному возбуждению ный множитель, зависящий от конфигурации включения системы и вызывает значительное отклонение решетки относительно данного локального поля и по величине от прежнего состояния равновесия. Новое равновесное близок к 1/3; () — диэлектрическая проницаемость состояние достигается перестройкой решетки через ре-1/включения; V — объем включения; d Ninc — среднее лаксацию локальных колебаний атомов, окружающих расстояние между включениями.

дефект. Амплитуда атомных смещений определяется Важным является факт, что если в кристалле сущерелаксационными свойствами решетки, т. е. степенью ствуют области, где V /d3, то локальное элекионности связи. Такое кратковременное возникновение трическое поле во включении не будет зависеть от и исчезновение интенсивных локальных колебаний при. Вероятность существования областей в кристалле, введении атомов из включения в практически холодную где на длину волны лазерного излучения приходится матрицу значительно увеличивает вероятность не только много включений, как показывают эксперименты по перемещения дефекта, не требующего тепловой энергии исследованию оптического поглощения и лазерного обактивации, но и возникновение новых точечных дефеклучения кристаллов, весьма велика. Для включений, тов. Концентрация лазерно-стимулированных дефектов размер которых таков, что длина свободного пробега в этом случае будет зависеть в первую очередь от электрона l 10-6-10-5 см Rinc, сечение поглощения плотности мощности и длины волны лазерного излусоставляет [13] чения. Зависимость же скорости генерации дефектов, т. е. потока компонентов включения, от исходной конinc =(64/411)(µ/ )2Sinc. (2) центрации носителей тока из этой модели не вытекает, и, более того, она предполагает увеличение скорости Для металлических включений энергия Ферми µ согенерации при уменьшении концентрации носителей ставляет несколько электронвольт и если для определентока. Необходимо отметить, что в данном случае речь ности взять µ = 5 эВ, а энергия кванта используемого идет о концентрации свободных носителей тока, а не о лазерного излучения = 0.117 или 0.248 эВ, то концентрации электрически активных вакансий. Именно inc/Sinc 63 или 3 · 102. Температура включения в этом для этого в эксперименте были использованы кристалслучае по сравнению с изолированным включением лы, выращенные при одной температуре, а для изменебудет значительно выше:

ния концентрации носителей тока вводились примеси, концентрация которых не превышала Ni 1019 см-3.

Tinc = incW /3KRinc, (3) Поэтому концентрацию вакансий в кристаллах можно где W — плотность мощности лазерного излучения; считать одинаковой. Но, с другой стороны, полностью K — удельная теплопроводность полупроводникового исключить вклад вакансий в лазерно-стимулированные кристалла. Оценки показывают, что для Rinc = 650 процессы массопереноса нельзя по причине их непоФизика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Миграция точечных дефектов в соединениях AIVBVI в поле лазерной волны средственного участия в релаксации активированных возможно также и увлечение „нормальных“ узельных дефектов. ионов, для которых равновесие сил, действующих со Зависимость от концентрации носителей, а также стороны поля и носителей тока, будет нарушено. Однако направленную миграцию атомов по кристаллу и про- ионы, испытывающие малые колебания относительно явление зависимости направления и эффективности равновесного положения, вряд ли смогут принимать массопереноса от взаимной ориентации направлений участие в миграционных процессах, даже если резульEex и EL можно объяснить, если учесть, что при тирующая сила, действующая на них отлична от нуля.

наложении электрического поля, кроме дрейфа ионов Для оценки эффекта увлечения примесных ионов в поле, происходит взаимодействие диффундирующих носителями тока можно воспользоваться значениями частиц со свободными носителями тока в кристалле, сечения рассеяния для „нормальных“ ионов. Эффективчто приводит к эффектам увлечения ионов носителями ный заряд увлечения в этом случае равен тока. Проявление двух наклонов в зависимости (p0) на рис. 1 свидетельствует об изменении механизмов Zeff = nl n, (4) лазерно-стимулированного массопереноса. В области где l — длина свободного пробега, n — сечение низкой концентрации носителей тока преимущественно рассеяния, n — концентрация свободных носителей.

наблюдается механизм термодиффузионного выноса веС учетом того что сечение n для нормальных ионов щества из области включения и дрейфа ионов в поле пропорционально 1/0, ожидать эффективных зарядов EL, и поэтому значительных изменений в концентрации дефектов в пределах допустимых значений W не проис- увлечения, сравнимых с 1, можно в полупроводниках ходит. Это говорит о том, что термодиффузионный ме- с малой диэлектрической проницаемостью, большой подвижностью и сравнительно небольшой шириной запреханизм и дрейф в поле EL не являются определяющими щенной зоны (Ge, Si, InSb, InAs). Реально необходимо в процессе массопереноса, а могут представлять собой учитывать, что сечение поглощения активированных только механизм генерации активированных центров (атомов, ионов) в решетке. В то же время активи- атомов ac может значительно превышать n, и тогда в эксперименте увлечение может быть вполне заметным рованные состояния представляют собой центры, на и у полупроводников с большими значениями 0.

которых эффективно рассеиваются свободные носители.

Для „нормального“ собственного атома эффективный Вклад в увлечение могут давать и нейтральные заряд увлечения Zeff при взаимодействии с внешним активированные частицы или даже комплексы. Время полем и свободными носителями тока равен нулю, а для релаксации при рассеянии медленных электронов на активированного собственного или примесного атомов нейтральных атомах не зависит от энергии носителя Zeff = 0. Проявление заметного чисто ионного переноса и температуры, что позволяет связать эффект увлечения в электрических полях E < 70 В/см вряд ли возможно с проводимостью. Полный заряд увлечения нейтральных наблюдать в твердом теле даже для активированных атомов тогда можно определить, пользуясь выраженисостояний атомов в области температуры кристаллов, ем [14] близкой к комнатной.

20 0 p l n l Теоретически эффект увлечения для металлов и по- p n Zn,p = -, (5) лупроводников рассмотрен в работе [14] и получил em0 k2 kp n экспериментальное подтверждение в ряде случаев при где kn,p = mn,p/m0; p, n — концентрация дырок и элекизучении диффузии примесей в металлах и полупроводтронов; m0 — масса свободного электрона; l — никах [15]. Процесс передачи импульса рассеивающему полное время релаксации.

центру был исследован с учетом влияния кристалличеЭлектроперенос нейтральных атомов примечателен ской решетки, что позволило объяснить диффузионные тем, что направление движения будет определяться процессы во внешних электрических полях увлечением ионов носителями тока. Эффект увлечения ионов элек- только увлечением носителями. Большие значения эффективного заряда возможны в полупроводниках с больтронами проявляется и в полупроводниках, несмотря на значительное различие (в несколько порядков) в кон- шой диэлектрической проницаемостью. К таким соедицентрации носителей. Проявление такого эффекта в по- нениям относятся полупроводники группы AIVBVI, у которых 0 102 и к тому же из-за низких значений лупроводниках стало возможным благодаря меньшим M,X энтальпий образования вакансий HV [8,16] они харак(тепловым) скоростям носителей тока, и, следовательно, теризуются и высокой концентрацией собственых точечсечения рассеяния активированных атомов у них могут ных электрически активных дефектов N, P 1019 см-3.

быть значительными. Особенностью полупроводниковых кристаллов является также и то, что в них возмож- Но и в других полупроводниках, включая кремний, германий, соединения AIIIBV, эффективный заряд увлено проявление увлечения ионов как электронами, так и дырками, что приводит к проявлению миграции во чения нейтральных частиц может существенно превывнешнем электрическом поле Eex как против поля, шать 1.

так и по направлению поля соответственно. Кроме Определить эффективный заряд увлечения Zeff можтого, в полупроводниках дырочного типа проводимости но из эксперимента по направленному массопереносу Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 672 С.В. Пляцко (рис. 4) ионов марганца и европия, рассматривая массо- свинца уже заполнены, но концентрация межузельного перенос как вынужденную диффузию в кристалле, рав- свинца остается все же значительной. Из исследований номерно легированном примесью. Распределение при- ЭПР в облученных кристаллах, не легированных или меси в кристалле размером l при достаточно больших легированных не ЭПР-активными примесями, следует, временах процесса t можно представить в виде [15] что зарядовое состояние межузельного свинца — Pb+1, но, судя по интенсивности линии, концентрация таких N(x, t) =A(t) exp(vx/2D) sin(x/l). (6) центров значительно ниже концентрации носителей тока Это равенство позволяет найти непосредственно ве- в образце, обусловленной вакансиями халькогена.

личину коэффициента диффузии D по зависимости Nimp(l) NEu,Mn(x) и определить дрейфовую скорость v, 5. Заключение а также эффективные заряды Zeff увлечения. Двум наклонам, которые проявляются на рис. 4, отвечают значеПредставленные в работе экспериментальные резульния D, отличающиеся в 2 раза и равные соответственно таты убедительно показали, что в полупроводниковых 7.7·10-7 и 1.5·10-6 см2 ·c-1. Этот результат может быть кристаллах соединений AIVBVI при стационарном облуследствием участия в миграции дефектов с равным значении лазерным излучением ( < Eg) с плотностью чением энергии активации миграции для соответствуюмощности ниже порога теплового разрушения возникащих эффективных зарядов. Оценки эффективных зарядов ют точечные дефекты собственных и примесных компоZeff [16], полученные для электрического поля, равного нентов донорного действия. Скорость генерации и доля внешнему Eex (что в принципе разумно, поскольку имен„отожженных“ дефектов определяется концентрацией но это поле является „тянущим“), дают соответственно Z1eff 1.2 и Z2eff 3.1. Оценочные значения Zeff свободных носителей тока, полями: электрическим EL (поле лазерной волны) и Eex (внешнее постоянное поле), очень близки к наблюдаемым и хорошо установленным а также их конфигурацией. В узкощелевых соединениях зарядовым состояниям европия и марганца в соединения PbSnTe(Se) лазерно-стимулированные дефекты находятAIVBVI. Сплошные кривые на рис. 4 представляют собой ся в двух зарядовых состояниях с разной концентрацией распределения примесей вдоль кристалла, рассчитанные и энергией активации миграции.

по (6) с учетом двух механизмов миграции примесей Источником лазерно-стимулированных точечных дев присутствии внешнего постоянного электрического фектов в образце являются области скопления субполя.

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.