WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При этом отсутствие экспериментальных исследований Значения модуля показателя степени меньше единицы вблизи комнатных температур в сильно легированном характерны для спектров нейтронов, сформированных n-InSb, облученном быстрыми нейтронами, затрудняет металлами (теплоносителем в ИБ-2 является жидкий анализ данных настоящей работы. Можно также отнатрий). Дифференциальный спектр нейтронов в зоне облучения реактора ИБР-2 представлен на рис. 4. Про- метить, что в целом имеющиеся экспериментальные данные по свойствам облученного InSb не согласуются веденные расчеты с учетом энергетических спектров нейтронов позволили определить значения потоков про- с соответствующими данными для других полупроводников. Для большинства полупроводников характерно, межуточных и медленных нейтронов в общем потоке нейтронов на уровне 20 и 25% от интегрального по- что параметры облученного материала в малой степени зависят от условий облучения и предыстории материала тока быстрых нейтронов соответственно. Ввиду малых и в большей степени являются „собственными“ харакгеометрических размеров микрокристаллов InSb было также учтено резонансное поглощение нейтронов (cе- теристиками кристалла. Действительно, в соответствии с современными теоретическими моделями и эксперичение поглощения 0 4 · 104 барн) с энергией 1.46 эВ (полуширина = 75 мэВ) на атомах In. Полученное зна- ментальными исследованиями процесс радиационного чение коэффициента введения Sn на тепловых нейтронах модифицирования электрофизических параметров полуравно 0.56 см-1, на промежуточных нейтронах с учетом проводника — это процесс понижения его исходной максимального резонанса 0.19 см-1, тогда суммарное электрической активности, в результате которого стезначение коэффициента введения Sn = 0.75 см-1 (ко- пень взаимной компенсации материала радиационными эффициент нормирован на один быстрый нейтрон). Зна- донорами и акцепторами по мере облучения прибличение коэффициента, оцененное из эксперименталь- жается к 1. В конечном счете при концентрации РД ных данных рис. 3, для слабо легированных образцов выше концентрации исходной легирующей примеси это 4 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 818 И.А. Большакова, В.М. Бойко, В.Н. Брудный, И.В. Каменская, Н.Г. Колин, Е.Ю. Макидо...

которое при Ff n переходит в выражение n (n0 - n) exp(-Ff n) +n, где n /. (3) Это выражение может быть использовано при оценке исходного уровня легирования материала n /, которое обеспечивает максимальную радиационную стойкость сенсоров на основе n-InSb к воздействию нейтронного облучения, если известны параметры и.

Так, на рис. 5 представлены экспериментальные данные изменения концентрации электронов в объемных кристаллах n-InSb в случае их облучения полным спектром нейтронов реактора ВВР-ц (Филиал ФГУП „НИФХИ им. Л.Я. Карпова“) [10,13]. Обработка этих данных в соответствии с выражениями (1)–(3) для 2.9см-Рис. 5. Зависимость концентрации свободных электронов при и 4.8 · 10-18 см2 дает n 6 · 1017 см-3 при выборе 77 K в объемных кристаллах n-InSb (метод Чохральского), обисходного n-InSb для данного реактора (сплошные крилученных полным спектром нейтронов (соотношение потоков вые на рис. 5).

быстрых и медленных нейтронов f n/sn 1) реактора ВВРц, от флюeнса быстрых нейтронов. Точки — эксперимент, кривые — расчет согласно (3) для образцов с различной 4. Заключение исходной концентрацией носителей заряда (точки на оси) для 2.9см-1 и 4.8 · 10-18 см2.

Таким образом, данные экспериментальных исследований сенсоров магнитного поля на основе нитевидных микрокристаллов n-InSb при облучении быстрыми приводит к закреплению уровня Ферми в некотором нейтронами, снятые непосредственно в процессе набора „предельном“ положении Flim, характерном для каждого дозы, хорошо описываются в предположении двух конполупроводника [29]. В свою очередь это соответствует курирующих процессов: формирование РД акцепторного „предельной“ концентрации носителей заряда nlim(plim) типа и легирование InSb мелкой донорной примесью в облученном материале. Согласно моделям [29], преSn за счет ядерных реакций на атомах In. Именно это дельные электрофизические параметры InSb после выпозволяет путем выбора исходного уровня легирования сокоэнергетического облучения должны соответствовать материала в зависимости от условий облучения обесматериалу p-типа проводимости и закреплению уровня печить стабильность выходных параметров сенсоров на Ферми в нижней половине запрещенной зоны кристалоснове нитевидных микрокристаллов n+-InSb по отнола [27]. С учетом этого и имеющихся экспериментальшению к нейтронному потоку. Оценен оптимальный ных данных можно сделать вывод о том, что при облууровень исходного легирования n0 (6-7) · 1017 см-чении исходных образцов p+-InSb должны быть более n-InSb для производства радиационно стойких сенсоэффективны радиационные доноры, а в случае исходров магнитного поля (с оптимальной чувствительноного n+-InSb радиационные акцепторы. Действительно, стью 14 мВ/Тл при номинальном токе 40 мА) при измерения, проводимые при 77 K, свидетельствуют о их работе в горизонтальном канале реактора ИБР-2.

компенсации исходной проводимости в кристаллах InSb Эти исследования могут послужить основой при выборе при различных видаx облучения. В то же время измереисходного n-InSb для производства сенсоров магнитного ния при 295 K указывают на незначительные изменения поля, работающих не только в полях нейтронного излуэлектрофизических свойств InSb даже в условиях облучения, но и в ускорителях высокоэнергетических ионов с чения большими интегральными потоками частиц. Хотя учетом эффективности ядерного легирования материала данные для n+-InSb крайне ограничены, они подтверждапри его облучении и с оценкой скорости образования ют высокую эффективность компенсации электронной радиационных дефектов.

проводимости в таком материале за счет введения акцепторов при облучении электронами (50 МэВ) вблизи Работа выполнена при поддержке совместного российкомнатных температур [30]. Данные настоящей работы ско-украинского проекта № 1630(МНТЦ)/RUS-02(УНТЦ).

также указывают на высокую эффективность формирования РД акцепторного типа при облучении n+-InSb Список литературы реакторными нейтронами вблизи 300 K.

Результаты настоящего исследования могут быть ис[1] I. Bolshakova. Sens. Actuators: A Phys., 106, 344 (2003).

пользованы и при анализе работы сенсоров магнитного [2] Ф.А. Заитов, Ф.К. Исаев, А.Я. Поляков, А.В. Кузьмин. Влиполя на основе n-InSb при их эксплуатации в других яние проникающей радиации на свойства антимонида реакторах. Действительно, в случае постоянных значеи арсенида индия (Баку, ЭЛМ, 1984).

ний и выражение (1) может быть записано в виде [3] В.В. Бутков, А.В. Войцеховский. Изв. вузов. Физика, n (n0 - /) exp(-Ff n) +/, (2) 24 (12), 102 (1981).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Влияние нейтронного облучения на свойства нитевидных микрокристаллов n-InSb [4] В.Н. Брудный, И.В. Каменская. Изв. вузов. Физика 34 (7), Effect of neutron irradiation on n-InSb 99 (1991).

microcrystal whisker properties [5] V.N. Brudnyi, I.A. Bolshakova, I.V. Kamenskaya, N.G. Kolin.

I.A. Bolshakova, V.M. Boyko+, V.N. Brudnyi, Proc. 12th. Int. Conf. Rad. Phys. and Chem. of Inorg. Mater., Tomsk, 2003 (TPU, 2003) p. 235. I.V. Kamenskaya, N.G. Kolin+, E.Yu. Makido, [6] Ф. Терра, Г. Фахим, И.А. Большакова, С. Лерой, Е.Ю. Ма- T.A. Moskovets, D.I. Merkurisov+ кидо, А. Матковский, Т.А. Московец. Изв. вузов. Физика, Lviv Polytechnic National University, 46 (6), 67 (2003).

290013 Lviv, Ukraine [7] Е.И. Гиваргизов. Рост нитевидных и пластинчатых + Obninsk Branch of Federal State Unitary Enterprise кристаллов из пара (М., Наука, 1977).

[8] Н.И. Ярмолюк, В.Н. Вигдорович, Н.Г. Колин, В.Б. Харчен- Karpov Institute of Physical Chemistry“, ” ко, Л.П. Холодный. ФТП, 14 (7), 1311 (1980).

249033 Obninsk, Russia [9] Г.А. Вихлий, А.Я. Карпенко, И.Г. Мегела, Л.И. Тараброва.

Siberian Physical-Technical Institute УФЖ, 27 (7), 1104 (1982).

by V.D. Kuznetsov at Tomsk State University, [10] Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, С.П. Соловьев. ФТП, 33 (8), 634050 Tomsk, Russia 927 (1999).

[11] I.A. Bolshakova, R. Holyaka, C. Leroy. IEEE Trans. Appl.

Abstract

The investigation results of the magnetic sensors based Superc., 12 (1), 1655 (2002).

on n+-InSb microcrystal whiskers during irradiation with IBR-[12] М. Кумада, И. Большакова, Р. Холяка. Изв. вузов. Физика, reactor fast neutrons are presented. Optimal free electron concen46 (6), 98 (2003).

tration n (6-7) · 1017 cm-3 in n-InSb which provide maximum [13] Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, С.П. Соловьев. ФТП, 33 (7), radiation resistance of sensors is determined. It was revealed that 774 (1999).

changes of InSb electrical properties upon neutron irradiation is [14] А.Д. Галанин. Введение в теорию ядерных реакторов occurred due to competition of two processes: (1) transmutation на тепловых нейтронах, 2-е изд. (М., Энергоатомиздат, doping of InSb with shallow“ Sn-donor impurity; (2) compensa1990).

” tion of n+-InSb initial conductivity due to the deep“ acceptor-type [15] В.В. Голиков, Г.Я. Касканов, Е.Н. Кулагин, В.В. Кухтин, ” radiation defects generation.

Е.Л. Флорман, К. Леруа, В.И. Лущиков, А.П. Чеплаков, Е.П. Шабалин. Сообщения ОИЯИ. Облучательная установка крупногабаритных объектов на пучке № реактора ИБР-2 (Дубна, 1996).

[16] К. Бекурц, К. Виртц. Нейтронная физика (М., Атомиздат, 1968).

[17] J.W. Cleland, J.H. Crawford, Jr. Phys. Rev., 95 (5), (1954).

[18] W.G. Clark, R.A. Isakson. J. Appl. Phys., 38 (5), 2284 (1966).

[19] F. Kuchar, E. Fantner, G. Bauer. Phys. Status Solidi A, 24, (1974).

[20] N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, S.P. Solov’ev. Physica B, 307, 258 (2001).

[21] Л.К. Водопьянов, Н.И. Курдиани. ФТТ, 7 (9), 2749 (1965).

[22] I. Fujisawa. Jрn. J. Appl. Phys., 19 (1), 2137 (1980).

[23] Ф.А. Заитов, О.В. Горшкова, А.Я. Поляков, М.И. Кеворков, А.Н. Попков, М.Д. Хлыстовская. Изв. АН СССР. Неорг.

матер., 18 (1), 8 (1982).

[24] Н.А. Витовский, Т.В. Машовец, О.В. Оганесян, Н.Х. Памбухчян. ФТП, 12 (9), 1861 (1978).

[25] S. Myhra. Phys. Status Solidi A, 9 (1), 985 (1978).

[26] В.П. Скипетров, В.В. Дмитриев, В.Ф. Заитов, Г.И. Кольцов, Е.А. Ладыгин. ФТП, 20 (10), 1787 (1986).

[27] В.Н. Брудный, В.М. Бойко, И.В. Каменская, Н.Г. Колин.

ФТП, 38 (7), 802 (2004).

[28] L.W. Aukerman. Phys. Rev., 115 (5), 1125 (1959).

[29] V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, N.G. Kolin. Physica B, 348, (2004).

[30] Г.А. Вихлий, А.Я. Карпенко, И.Г. Мегела, Л.И. Тараброва.

Изв. АН СССР. Неорг. матер., 21 (8), 1279 (1985).

Редактор Л.В. Шаронова 4 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.