WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

в кристалле. Чем выше концентрация предварительно введенного цинка, тем меньше свободных вакансий и тем 4. Стационарное распределение слабее идет процесс рекомбинации межузельного цинка и тембольше L. Главной функцией в его распределении вакансий становится классический erfc(x). Это поясняет результаты работы [6]: в атмосфере избыточного As, когда Этот случай реализован в экспериментах работы [8].

вводится в кристалл большое количество вакансий, рост Перед диффузией Zn в GaAs при температуре 500C ”коэффициента диффузии” вообще не происходит вплоть образцы предварительно отжигались при более высокой до концентрации 5 · 1018 cм-3, а затем наблюдается температуре 800C в течение 10 мин и в условиях более медленный его рост, чем при диффузии с меньшей повышенного давления AsH3. Так как коэффициент концентрацией вакансий (рис. 2). диффузии экспоненциально зависит от температуры, Если же уровень легирования кристалла цинком ве- при диффузии Zn существенного изменения профиля лик (обычно больше 1020 см-3), то свободных вакан- вакансий не происходило. Из уравнения (5) получим сий очень мало, и профиль распределения вводимого концентрационный профиль вакансий, который создал Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Рекомбинационная модель диффузии цинка в GaAs в арсениде галлия контролируют вакансии; 2) более подвижный межузельный атом Zni в процессе диффузии может рекомбинировать с вакансией галлия, превращаясь в малоподвижный узельный атом Zns; 3) вероятность этого процесса пропорциональна концентрации вакансий и межузельного цинка; 4) время жизни межузельного атома цинка равно i = 1/V1 и может быть использовано для нахождения коэффициента диффузии Zni:

DZni = L2/i (i — время диффузии, при которой наблюдается резкий завал концентрационного профиля, L — длина этого профиля); 5) при большой концентрации вакансий галлия (NVGa NZn) концентрационный Рис. 4. Рассчитанные профили NV (1) и N (2, 3) по папрофиль цинка определяется не скоростью диффузии мераметрам, рассчитанным из данных работы [8]. Точки — жузельного атома Zni, а его вероятностью рекомбинации экспериментальные данные. 2 и 3 соответствуют различным и скоростью диффузии Zns; при этом профиль продифвременам диффузии: t3 = 10t2.

фундировавшего цинка повторяет профиль вакансий.

По результатам работы [5] оценено время жизни Zni, определены его параметры диффузии;

предварительный отжиг в течение времени t = tan в D0 4.06 · 10-3 см2/с, EA 1.37 эВ. Эти = = отсутствие рекомбинационного члена:

параметры лежат в пределах ошибки измерений работ [1,9]. Коэффициент диффузии Zns зависит NVGa(x, tan) =V1 +(V0 -V1) 1-(x/2 DVtan). (13) от концентрации вакансий и при NVGa 1019 см-= Решение уравнения массопереноса (3) для Zni, (6) для DZns(850 C) 10-11 см2/с. Коэффициент диффузии = Zns и получение суммарной концентрации цинка вакансий в GaAs мал: DV (800 C) 10-16 см2/с. Ранее = предполагали, что DV > DZni.

N(x, t) =NZni(x, t) +NZns(x, t) (14) Показано, что кажущаяся зависимость коэффициента при стационарном распределении вакансий (13) показыдиффузии цинка от его фоновой концентрации в дейвает, что и в этом случае концентрационный профиль ствительности связана с процессом рекомбинации. Для цинка определяет процесс рекомбинации межузельноописания всех 4-х типов диффузионных профилей конго цинка с вакансиями галлия. Расчет показывает, что центрации Zn достаточно введения одного постоянного профиль N повторяет профиль NVGa при достаточно коэффициента диффузии.

больших временах диффузии. На рис. 4 приведен расчет концентрационного профиля вакансий по параметрам, Список литературы оцененным из данных работ [8]. Кружками показаны экспериментальные точки профиля, измеряемого в ра[1] F.A. Cunnell, C.H. Gooch. J. Phys. Chem. Sol., 15, 127 (1960).

боте [8]. Расчет соответствует значению коэффициен[2] B. Goldstein. Phys. Rev., 118, 1024 (1960).

та диффузии вакансий DV (800 C) = 7.5 · 10-16 см2/с.

[3] I.W. Allen. J. Phys. Chem. Sol., 15, 134 (1960).

Отметим, что коэффициент диффузии вакансий оказался [4] R.L. Longini. Sol. St. Electron., 5, 127 (1962).

на 6 порядков меньше DZni. Во многих работах ранее [5] Б.И. Болтакс, Т.Д. Джафаров, В.И. Соколов, Ф.С. Шишияполагали обратное — DZni < DV. На рис. 4 приведены ну. ФТТ, 6, 1511 (1964).

также рассчитанные нами кривые N для нескольких [6] H. Rupprecht, C.Z. LeMay. J. Appl. Phys., 35, 1970 (1964).

последовательных моментов времени. Видно, что атомы [7] L.L. Chang, G.L. Pearson. J. Appl. Phys., 35, 1960 (1964).

цинка постепенно заполняют профиль вакансий.

[8] Z.F. Paska, D. Haga, B. Willen. Appl. Phys. Lett., 60, Отметим, что рассмотренный случай соответствует (1992).

типу 3 концентрационных профилей. Первый и второй [9] N.H. Ky, L. Pavesi, D. Araujo, J.D. Ganiere, F.K. Reinhart. J.

случаи получены в предыдущем разделе. Тип 4 может Appl. Phys., 69, 7585 (1991).

быть описан аналогично 3-му, с той лишь разницей, что [10] G. Rajeswaran, K.B. Kahen, D.J. Lawrence. J. Appl. Phys., 69, в случае 3 отношение V1/V0 = 0.1, а для 4-го V1/V0 1 1359 (1991).

(например, 10-2 в работе [10]). [11] C.H. Ting, G.L. Pearson. J. Electrochem. Soc., 118, (1971).

Другой причиной 4-го типа профиля может быть на[12] M.A. Kadhim, B. Tuck. J. Mater. Sci., 7, 68 (1972).

личие больших градиентов температур, приводящих к [13] L. Pavesi, D. Araujo, N.H. Ky et al. Opt. Quant. Electron. 23, возникновению термодиффузионных потоков [20,21].

S789 (1991).

[14] K.B. Kahen. Appl. Phys. Lett., 55, 2117 (1989).

5. Заключение [15] S. Reynolds, D.W. Vook, J.F. Gibbons. J. Appl. Phys., 63, (1988).

Проведенный анализ показал, что процесс диффузии [16] H.R. Winteler. Helv. Phys. Acta, 44, 451 (1970).

Zn в GaAs может быть описан в рамках предложенной [17] U. Gosele, F. Moreyead. J. Appl. Phys., 52, 4617 (1981).

нами рекомбинационной модели: 1) диффузию цинка [18] S. Yu, T.Y. Tan, U. Gosele. J. Appl. Phys., 69, 3547 (1991).

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 702 Н.Н. Григорьев, Т.А. Кудыкина [19] P. Enquist, J.A. Hutchby, T.J. DeLyon. J. Appl. Phys., 63, (1988).

[20] Н.Н. Григорьев, Т.А. Кудыкина. УФЖ, 33, 574 (1988).

[21] N.N. Grigor’ev, T.A. Kudykina, P.M. Tomchuk. J. Phys. D:

Appl. Phys., 24, 276 (1992).

[22] P.L. Kendall, M.E. Jones. AIEEIRE Device Research Conference (Stanford, 1961).

[23] C.L. Pearson, M.G. Buehler, C.N. Berglund. Bull. M. Phys.

Soc. St. Louis Meeting, 1963.

Редактор В.В. Чалдышев A recombination model of zinc diffusion in gallium arsenide N.N. Grigor’ev, T.A. Kudykina Institute of Semiconductor Physics, Ukrainian Academy of Sciences, 252650 Kiev, the Ukraine Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, №

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.