WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 7 Исследование влияния электронного облучения на структуру GaSe–SiO2 спектроскопическими методами ¶ © Т.Д. Ибрагимов, Э.А. Джафарова, З.Б. Сафаров Институт физики Азербайджанской национальной академии наук, 370143 Баку, Азербайджан Гянджинский государственный университет, 374700 Гянджа, Азербайджан (Получена 11 декабря 2001 г. Принята к печати 21 декабря 2001 г.) Методами оже-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света исследована структура GaSe–SiO2 до и после облучения электронами с энергией 4.0 МэВ и дозой облучения 3.0·1015 см-2. Показано, что после облучения толщина переходного слоя структуры уменьшается, а окисная пленка становится более однородной. Объяснением одной из причин таких изменений может служить радиационно-стимулированное геттерирование атомов галлия к границе раздела структуры, играющей роль стока.

Известно, что радиационные дефекты существенно легко скалывались на плоскопараллельные пластины изменяют электрофизические свойства полупроводнико- толщиной 100-300 мкм. Пленки SiO2 осаждались на вых кристаллов, если их концентрация сравнима или эти пластины пиролитическим методом в атмосфере превышает концентрацию исходных дефектов, возникаю- нейтрального газа аргона на промышленной установке щих при технологических процессах. Наряду с накопле- Изотрон-6. Основная часть этой установки состоит из реакционной кварцевой камеры, нагреваемой в трехзоннием радиационных дефектов под действием облучения ной печи. В этой камере с помощью термостатирующего происходит также их движение к стокам и приближение регулятора поддерживается постоянство температуры системы к равновесному состоянию. В связи с этим в некоторой области доз облучения возможно прояв- кипения 467C элементоорганического соединения тетраэтоксилан Si(OC2H5)4. Через камеру пропускался газление структурно-примесного упорядочения кристалла.

носитель, состоящий из смеси азота и кислорода. ГазНаиболее ярко подобное явление может проявить себя носитель, насыщенный парами тетраэтоксилана, постувблизи поверхности и границы раздела полупроводникопал в реакционную зону, где это соединение разлагалось вых структур, поскольку именно они сильно насыщены при T = 680-780C, образуя на подложке окисную стоками и центрами аннигиляции дефектов [1].

пленку. Подбирая скорость газа-носителя и температуру Гетероструктуры на основе слоистых полупроводниподложки в пределах 250-460C, регулировали скоковых кристаллов занимают особое место в физике рость осаждения пленки, а также ее состав. Формируполупроводников. Высокое совершенство поверхности, емые пленки SiO2 осаждались со скоростью 0.1 нм/с и не требующей специальной обработки, и малая плотимели конечные толщины в пределах 0.4-3.0 мкм. Конность поверхностных состояний делает их идеальным троль стехиометрического состава полученных пленок объектом для исследования барьерных структур, наприSiO2 производился по характерной полосе поглощения с мер, типа диэлектрик–полупроводник. К числу таких максимумом при частоте 1080 см-1 (валентные колебаструктур относится GaSe–SiO2, компоненты которой ния Si–O–Si) [3] в спектрах поглощения на инфракрасхимически не взаимодействуют. Ранее [2] были исследоном спектрофотометре Specord-75IR. По мере необходиваны электрофизические свойства структуры GaSe–SiO2, мости структуры облучались быстрыми электронами с облученной быстрыми электронами с энергией 4.0 МэВ энергией 4.0 МэВ и дозой облучения 3.0 · 1015 см-2.

при различных дозах облучения. Было показано, что Для получения оже-спектров использовался двухкамаксимальная величина изменения энергии активации мерный спектрометр ИОС-09. Вакуум при проведении носителей и минимальное значение обратного тока измерений составлял 10-10 Торр. Очистка поверхности при эмиссии Шоттки достигается при дозе облучения в вакууме и распыление до глубины 3.0 мкм при послой3.0 · 1015 см-2, что косвенно указывает на более резкую ном анализе проводились пучками ионов аргона.

границу раздела GaSe–SiO2.

Спектры КРС до и после облучения структур В настоящей работе методами электронной ожеGaSe–SiO2 регистрировались на спектрометре ДФС-52.

спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) исследуется структура GaSe–SiO2 Для возбуждения спектров КРС использовалась линия 514.5 нм аргонового лазера. Возбужденный свет до и после облучения быстрыми электронами с энерпадал под небольшим углом на окисную пленку. Расгией 4.0 МэВ и дозой облучения 3.0 · 1015 см-2.

сеянное излучение собиралось с помощью конденсоСлоистые кристаллы -GaSe были выращены метора и детектировалось по ту же сторону структуры дом Бриджмена в эвакуированных кварцевых ампулах.

GaSe–SiO2. При таких условиях возбуждающий свет Благодаря слабым межслоевым связям, кристаллы GaSe практически не поглощался пленкой SiO2, но сильно ¶ E-mail: physic@lan.lab.az поглощался пластиной GaSe. В связи с этим спектры Исследование влияния электронного облучения на структуру GaSe–SiO2 спектроскопическими... Частоты фононов в спектрах КРС пластины GaSe, а также частота межслоевой моды в пределах ошибки измерения структуры GaSe–SiO2 до и после облучения быстрыми элекнезначительно увеличивается. Форма соответствующей тронами линии приобретает сложный характер, свидетельствующий о дефектности приграничного слоя GaSe и наличии GaSe–SiOдругих модификаций GaSe (рис. 2).

Мода GaSe, см-до облучения после облучения см-1 см-E1 19.5 20.5 21.E1 60.0 60.0 60.A1 134.0 134.0 134.E2 211.0 211.0 211.E2(LO) 252.0 – – A2 306.0 306.0 306.КРС формировались только от пленки SiO2, границы раздела структуры и тонкого приповерхностного слоя GaSe [4]. Для сравнения при той же конфигурации эксперимента спектры КРС снимались и от свободной поверхности GaSe. Разрешение и точность определения частот линий КРС были не хуже 0.5см-1.

На рис. 1 приведены профили распределения элементов по глубине, рассчитанные и построенные из оже-спектров. Анализ показывает, что в некоторой переходной области (ПС) происходит замещение атомов кислорода на атомы селена, а также в основном свободных атомов кремния атомами галлия, проникающих в аморфную пленку SiO2. После облучения структуры высокоэнергетическими электронами в распределении элементов происходят существенные изменения. В частности, при толщине диэлектрической пленки SiO2, равной 2.4 мкм, толщина ПС после облучения уменьшается почти в 3 раза. Общая толщина окисной пленки и ПС до Рис. 1. Профили распределения элементов по глубине струки после облучения остается неизменной, что указывает туры GaSe–SiO2 до (a) и после (b) облучения электронами с на образование ПС за счет аморфной пленки SiO2. энергией 4.0 МэВ и дозой облучения 3.0·1015 см-2: 1 —кислород, 2 — свободный кремний, 3 — связанный кремний, После облучения профиль распределения элементов 4 — галлий, 5 — селен.

в SiO2 становится более плавным, что свидетельствует о более равномерном распределении элементов в окисной пленке.

В таблице приведены частоты линий КРС структуры GaSe–SiO2 до и после облучения быстрыми электронами. Для сравнения в той же таблице даны частоты фононов необлученной свободной поверхности GaSe и соответствующая им общепринятая классификация мод.

В спектрах GaSe наблюдаются линии, соответствующие модам E1, E1, A1, E2 и E1(LO). Первая из этих мод соответствует межслоевым, а остальные внутрислоевым колебаниям GaSe. Наличие пленки SiO2 приводит к усилению интенсивности релеевского рассеяния, что, повидимому, связано с дефектностью детектируемой приграничной области структуры. При этом также уменьшается интенсивность E1(LO) моды GaSe до пределов возможной уверенной регистрации интенсивности и формы соответствующей линии. Данный факт свидетельствует о рассеянии продольного фонона на заряженных центрах Рис. 2. Спектры КРС в окрестности межслоевой моды:

вдоль границы раздела структуры GaSe–SiO2 и перекли- 1 — пластина GaSe, 2 — структура GaSe–SiO2 до облучения, кается с ранее проведенной работой [5]. Кроме того, 3 — структура GaSe–SiO2 после облучения.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 860 Т.Д. Ибрагимов, Э.А. Джафарова, З.Б. Сафаров При облучении структуры быстрыми электронами Investigation of the influence of electron интенсивность релеевского рассеяния уменьшается изirradiation of a GaSe–SiO2 structure за уменьшения дефектности границы раздела GaSe–SiO2.

by spectroscopic methods Частоты внутрислоевых мод не изменяются, в то вреT.D. Ibragimov, E.A. Jafarova, Z.B. Safarov мя как частота межслоевой моды увеличивается еще больше. Надо отметить, что межслоевая мода GaSe Institute of Physics, Azerbaijan National очень чувствительна к различным воздействиям. Так, Academy of Sciences, например, параметр Грюнайзена для этой моды в 20 раз 370143 Baku, Azerbaijan больше, чем для остальных мод [6]. При уменьшении Gyanja State University, толщины пленки GaSe именно частота межслоевой моды 374700 Gyanja, Azerbaijan уменьшается вследствие уменьшения электростатической энергии между слоями [7]. В нашем случае уве

Abstract

AGaSe–SiO2 structure before and after irradiation by личение частоты межслоевой моды свидетельствует об electrons with the energy 4.0 MeV and the doze of irradiation — увеличении механического напряжения между пленкой 3.0 · 1015 cm-2 has been investigated by Auger and Raman SiO2 и пластиной GaSe в связи с уменьшением толщиspectroscopy methods. It has been shown that the thickness ны ПС, что подтверждает результаты исследований ожеof the transition region of the structure reduces while the oxide спектров.

film becomes more homogeneous. As an explanation of one of Известно, что в образовании ПС главную роль игthe reasons for these changes the authors suggest the radiation рают сложные дефекты, которые представляют собой stimulated hettering of gallium atoms towards the structure комплексы структурных дефектов с адсорбированными interface playing the part of a drain.

на них примесями обеих компонент структуры, а также дефекты кластерного типа. При этом эти образования в свою очередь могут являться центрами аннигиляции более простых дефектов. В связи с этим одним из механизмов уменьшения толщины ПС после облучения может служить то, что высокоэнергетические электроны выбивают атомы кремния из узла решетки. Последние в свою очередь вытесняют атомы замещения галлия в межузельное положение. Благодаря достаточно высокому значению эффективного коэффициента радиационностимулированной геттеродиффузии [8] атомы галлия стекаются к границе раздела структуры, выполняющей роль стока. Взаимодействие сложных дефектов границы с простыми, геттерированными из объема, в частности с межузельными атомами галлия, способствует перестройке первых и аннигиляции последних, приводящей к общему упорядочению системы.

Список литературы [1] Н.Л. Дмитрук, В.Г. Литовченко. Оптоэлектрон. и полупроводн. техн., № 3, 13 (1983).

[2] З.А. Сафаров, М.Г. Шахтахтинский. ДАН Азербайджана.

Сер. физ.-мат. и техн. науки, 47, № 12, 34 (1991).

[3] A.L. Shabalov, M.S. Feldman. Thin Sol. Films, 151, 317 (1987).

[4] T.D. Ibragimov, G.G. Kurbanova, V.S. Gorelik. Phys. St. Sol.

(b), 155, 113 (1989).

[5] А.Г. Абдуллаев, Т.Д. Ибрагимов. ФТТ, 28, 2565 (1986).

[7] J.M. Besson. Nuovo Cimento. Ser. B, 33, 488 (1977).

[8] В.С. Горелик, А.Г. Абдуллаев, Т.Д. Ибрагимов. Поверхность.

Физика, химия, механика, № 4, 55 (1988).

[9] О.Ю. Борковская, Н.Л. Дмитрук, В.Г. Литовченко, О.М. Минщук. ФТП, 23, 207 (1989).

Редактор Л.В. Беляков Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып.




© 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.