WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

Сопоставляя результаты работы [19] с данными своих более ранних работ [18,25], авторы [19] сделали вывод о том, что для возникновения эффекта инверсии в КРТ с x 0.28 критичным является заряд, переносимый ионами. При облучении полупроводника заряженными ионами на поверхности образцов создается заряженный слой. В случае узкощелевого полупроводника, каковым является твердый раствор КРТ с x 0.2, этот заряд компенсируется собственными носителями, концентрация которых ni в этих материалах при температуре обработки весьма велика. В материале с большим x, а значит и с большой Eg, концентрация ni уже существенно меньше и недостаточна для компенсации Рис. 2. Зависимость глубины области инверсии (h) от заряда вблизи поверхности. Накапливающийся заряд времени НИО (t): 1 — ИЛТ эпитаксиальных слоев КРТ, препятствует дальнейшему распылению поверхности и x = 0.22, Na-Nd = 7.8 · 1015 см-3 [18]; 2 — ИЛТ монокризамедляет ход процессов, ответственных за инверсию сталлов КРТ, x = 0.22, величина h приведена к значению типа проводимости. При x > 0.5 уменьшение содержаNa-Nd = 1.0 · 1016 см-3 [20]; 3 — плазменное травление ния ртути в материале приводит к тому, что обработка монокристаллов КРТ, x = 0.21, Na-Nd = 1.0 · 1016 см-3 [26].

пучком даже нейтрализованных ионов, когда заряда на Сплошные линии — линейная аппроксимация экспериментальповерхности нет, инверсии не дает.

ных зависимостей.

Для определения точной формы создаваемого при ИЛТ p-n-перехода, что может дать ответ на вопрос о характере процессов, ответственных за его формирование, в работе [20] было предпринято детальное исследование p-n-переходов методом ТНЭЛ. Для этого использовались монокристаллы КРТ с x = 0.21, выращенные модифицированным методом Бриджмена. Кристаллы с концентрацией дырок (1-5) · 1016 см-3 и подвижностью от 250 до 700 см2/В · с подвергались воздействию нейтрализованным пучком ионов аргона с параметрами, приведенными в табл. 1.

Данные ТНЭЛ показали, что формирующиеся в результате ИЛТ p-n-переходы имели „диффузионную“ форму, при которой n-область формировалась также под краями маски, использовавшейся при ИЛТ. ИспользоРис. 3. Зависимость глубины области инверсии в результате ИЛТ от величины Na-Nd в исходных образцах [18].

Поскольку в экспериментах использовались образцы с разной исходной величиной Na-Nd, а в работе [18] было установлено, что величина h обратно пропорциональна (Na-Nd)1/2, то по оси ординат отложено произведение h на (Na-Nd)1/2. Из рис. 4 видно, что имеет место убывание величины L = h(Na-Nd)1/2 с возрастанием x.

Например, для величины Na-Nd = 1.0 · 1016 см-3 зависимость h от x будет описываться эмпирической формулой Рис. 4. Зависимость L = h(Na -Nd)1/2 от состава для образцов x КРТ [19]. Сплошная линия — аппроксимация соотношениh [мкм] 6.32 + 2.48 · 104 exp -. (1) 0.036 ем (1).

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами вание длительных (десятки минут) времен облучения Особенностью этих слоев являлось наличие на их помонокристаллов позволило инвертировать тип проводи- верхности широкозонной области с градиентным увелимости материала на большую глубину и создавать таким чением содержания кадмия к поверхности до x = 0.35.

образом сверхглубокие p-n-переходы. Так, на рис. ИЛТ таких слоев ионами аргона с энергией E = 500 эВ и (точки 2) приведены данные [20] по формированию плотностью тока j = 0.3 мА/см2 длительностью 12 мин p-n-переходов в КРТ с x = 0.22 при ИЛТ с плотностью приводило к инверсии типа проводимости с p на n на тока 0.6 мА/см2. Исходная концентрация дырок в этом глубину 5 мкм. После удаления широкозонной области образце составляла p = 3.5 · 1015 см-3; для наглядности ИЛТ приводило к инверсии типа проводимости на всю глубины залегания p-n-переходов на рисунке приведетолщину эпитаксиального слоя, что говорит об уменьны к исходной концентрации дырок p = 1.0 · 1016 см-3, шении скорости инверсии с возрастанием x.

аналогично методике работы [19]. Реальная величина Особое место занимает работа, в которой была исглубины залегания p-n-перехода при ИЛТ в течеследована температурная стабильность p-n-структур, ние 30 мин составила для этого образца 385 мкм. Иссозданных методом ИЛТ [23]. Ее результаты позволяют следование электрических параметров инвертированных оценить возможность конверсии проводимости КРТ, уже слоев показало, что концентрация электронов в приинвертированной в n-тип при помощи НИО, обратповерхностной области толщиной 10 мкм в 3 раза но в p-тип. В работе использовались монокристаллы превышала „объемную“, которая, как показали измеКРТ с x = 0.205 с концентрацией дырок при 77 K рения, оставалась однородной вплоть до достижения p = 5.8 · 1015 см-3. Эти кристаллы в течение 2 мин подпослойным стравливанием самого p-n-перехода. При вергались ИЛТ пучком нейтрализованных ионов аргона исследовании деградации созданных p-n-переходов авс E = 1.8 кэВ и j = 0.05 мА/см2. После характеризации торы обнаружили, что положение и форма переходов инвертированного материала пластины КРТ разрезались не менялись с течением времени, по крайней мере в на образцы размером 1 1см2, которые далее отжигатечение нескольких месяцев.

лись при 85, 120 и 160C в течение 1, 2 и 4 ч. Изменение Детальные исследования глубины и латерального рассвойств образцов контролировалось по измерению RH пространения p-n-перехода, формирующегося при ИЛТ, при 77 K в магнитных полях от 0.5 до 1.5 Тл.

были предприняты также в работах [21,22]. В данИзмерения показали, что после ИЛТ в образце формином случае были использованы эпитаксиальные слои ровалась трехслойная n+-n-p-структура, причем общая КРТ с x = 0.21-0.33, выращенные методом молекутолщина n-слоя составляла величину 10 мкм. Верхний лярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на подложках CdZnTe приповерхностный слой толщиной до 2 мкм характерипри температуре 195C. После окончания процесса зовался относительно высокой концентрацией электророста на поверхности эпитаксиальных слоев при темнов и низкой их подвижностью. В „объеме“ n-слоя конпературе 250C in situ выращивались пассивирующие центрация электронов составляла (4-5) · 1014 см-3. Как слои CdTe. Образовавшиеся структуры отжигались дапоказали измерения, отжиг такой структуры при 85C лее в вакууме при температуре 250C в течение в течение 4 ч не изменял ее свойства, однако оти 325C в течение 1.5 ч для получения слоев с различной жиг при 160C в течение 2 ч не только приводил к концентрацией вакансий (акцепторов). Полученные конисчезновению n-слоя, но и изменял свойства самой центрации находились в диапазоне (1-11) · 1016 см-3.

исходной матрицы кристалла p-типа проводимости. ОтЗатем на этих образцах методом ИЛТ вытравливались жиг при промежуточной температуре 120C показал, полоски длиной 3 мм и шириной 40-60 мкм. Параметры что с увеличением времени отжига толщина n-слоя, облучения приведены в табл. 1. Ионы попадали на сформировавшегося в результате ИЛТ, уменьшалась.

поверхность образцов под углом 45.

Таким образом, была показана обратимость процессов, Положение p-n-перехода и его латеральное распропроисходящих при ИЛТ КРТ, которая достигалась терстранение определялось методом ТНЭЛ. Было установмическим отжигом. Существенным было лишь отличие лено, что при глубине области инверсии менее 10 мкм во временах, требуемых для инверсии проводимости размер области был пропорционален току ионов и в n-тип при помощи ИЛТ и обратно в p-тип при времени обработки и обратно пропорционален конценпомощи отжига. Второе время было гораздо больше, трации вакансий в исходных образцах. При сравнении что свидетельствует о существенно меньшей скорости областей инверсии для образцов с x 0.21 и 0.31 было процессов, протекающих при термическом отжиге КРТ установлено, что в последнем случае протяженность по сравнению с теми, что происходят при НИО этого инвертированного слоя была больше [21]. Что касаматериала.

ется латерального распространения p-n-перехода — Таким образом, можно сделать вывод о том, что было показано, что отношение латерального размера к глубине залегания перехода для всех образцов состав- ИЛТ КРТ с x 0.39 в общем случае приводит к инверсии типа проводимости приповерхностного слоя на ляло 0.5.

толщину, определяемую составом твердого раствора и Инверсия типа проводимости в эпитаксиальных слоях КРТ, выращенных методом МЛЭ, также исследовалась в концентрацией нескомпенсированных акцепторов в нем, работе [27]. Слои с x = 0.23 были выращены на подлож- а также плотностью тока ионов и временем обработки.

ках GaAs с буферным слоем CdTe толщиной 4.5 мкм. Абсолютные значения глубин в каждом случае зависят, Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1158 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский Таблица 2. Параметры плазменного травления при исследовании эффекта инверсии типа проводимости при НИО КРТ Тип Давление Смещение, Температура держателя Ссылка плазмы в камере, Торр кВ Ar, H2 0 Водяное охлаждение [28] Ar, H2, CH4 0.05 0.3 40C [26] H2 + CH4 0.41 0.18 18C [29] Hg 0.0008-0.003 0.6-3.0 50C [30] по-видимому, от предыстории образцов. Зависимости генератором, работавшим на частоте 13.56 МГц, в плазглубины области инверсии от энергии ионов ни в одной ме аргона и смеси водорода с метаном. Параметры ПТ, из работ обнаружено не было. Инвертированный в использованные в этой работе, приведены в табл. 2.

n-тип проводимости материал мог быть конвертирован Было обнаружено, что при воздействии на поверхность КРТ водорода и метана формирование инверсного обратно в p-тип термическим отжигом.

слоя происходило при использовании как чистых газов, так и их смеси в любой пропорции. Увеличение пар2.2. Плазменное травление КРТ циального давления метана в камере, однако, уменьшало Плазменное травление (ПТ) является альтернати- глубину залегания p-n-перехода.

вой ИЛТ. Считается, что первое оказывает более мягкое При использовании аргоновой плазмы толщина страввоздействие на материал, поскольку сверхмалая энер- ленного слоя линейно возрастала с увеличением времегия ионов и электронов в плазме (порядка десятков ни травления t и с увеличением мощности ВЧ разряда, электронвольт и менее) позволяет избежать генерации в то время как глубина залегания p-n-перехода была радиационных дефектов, а химически активные газы пропорциональна t0.52 и практически не зависела от плазмы могут насыщать оборванные связи на поверх- мощности. На рис. 2 (точки 3) представлена полученная ности. Для сухого травления КРТ обычно используют авторами зависимость h(t) для образца с x = 0.21 и плазму инертных газов (чаще всего аргона), водорода p = 1.0 · 1016 см-3. ПТ происходило при давлении арили смеси водорода и метана. гона в камере 0.05 Торр, мощности разряда 180 Вт и Влияние травления водородной и аргоновой плазмой постоянном смещении 300 В.

Толщины стравленных слоев и глубины залегания на свойства КРТ исследовалось, например, в работе [28].

Использовались монокристаллы КРТ p-типа проводи- p-n-переходов при использовании различных газов приведены в табл. 3. Из полученных данных авторы сдемости с x = 0.22-0.25 и Na-Nd =(4-9) · 1015 см-3.

лали заключение, что образование p-n-перехода в их Обработка в плазме осуществлялась в высоковакуумной экспериментах было вызвано именно физическим фактокамере при 300 K с плотностью тока высокочастотного ром воздействия на поверхность КРТ (столкновениями (40.56 МГц) разряда 4-10 мкА/см2 в течение 5-60 мин, ионов плазмы с атомами решетки) и, таким образом, при этом никакого напряжения на обрабатываемые обпроцесс был аналогичен тому, что происходит при ИЛТ разцы не прикладывалось (см. табл. 2). В результате КРТ.

авторы наблюдали формирование инверсного слоя толАвторы работы [29] для своих экспериментов щиной до 50-100 мкм. Профили распределения носипо ПТ КРТ использовали слои, выращенные метотелей заряда по глубине имели вид, характерный для дом ЖФЭ. Образцы с x = 0.31, толщиной 20 мкм, n+-n-p-структуры. „Объемный“ n-слой характеризоNa-Nd = 8 · 1015 см-3 подвергались травлению в смеси вался низкой концентрацией электронов и их высокой водорода и метана в режиме, указанном в табл. 2. Форподвижностью. В случае использования плазмы с плотмирование инверсного слоя определялось по данным изностью тока менее 4 мкА/см2 формирования n-слоя не мерений тока, наведенного лазерным лучом (ТНЛЛ) при происходило.

послойном ХТ обработанных слоев. Было установлено, Результаты по формированию n-слоев были одинакочто ПТ в указанном режиме в течение 1 мин приводило к выми после обработки в водородной и аргоновой плазме, из чего авторы [28] сделали вывод о том, что инверсия типа проводимости обусловлена только радиационным Таблица 3. Результаты плазменного травления КРТ воздействием плазмы, и роль водорода как химически (x 0.21) в плазме чистых аргона, водорода и метана [26] активной примеси при ПТ КРТ не проявилась.

Плазменное травление КРТ исследовалось также в Параметр Ar H2 CHработе [26]. Использовались монокристаллы с x = 0.Глубина травления, мкм 5.2 2.5 0.и 0.28, выращенные модифицированным методом БриджГлубина залегания p-n-перехода, мкм 203 85 мена. Концентрация дырок p в них составляла (5-10) · 1015 см-3 при подвижности 300-600 см2/В · с.

Примечание. Время травления 10 мин, давление 0.05 Торр, мощность ПТ осуществлялось в реакторе с высокочастотным (ВЧ) разряда 180 Вт.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами стравливанию 0.2 мкм материала с поверхности слоя материала. Так, для метода ионной имплантации хаи образованию p-n-перехода на глубине 1.5мкм. рактерно создание высокодефектных приповерхностных ПТ в аналогичных условиях было также проведено слоев с очень высокой концентрацией носителей, низкой на слоях с x = 0.30 и Na-Nd = 1.6 · 1015 см-3 [31]. подвижностью и малыми временами жизни. При исслеФормирование p-n-перехода также контролировалось довании тонких поверхностных слоев КРТ, подвергнуметодом ТНЛЛ на сколе образца. Исследовались как тых НИО, также наблюдалось ухудшение параметров глубина залегания, так и латеральное распространение материала. В частности, в работе [34] было показано, что p-n-перехода. При использовании режимов ПТ, ука- облучение монокристаллов КРТ n-типа проводимости с занных в [29], обработка поверхности в течение 90 с x = 0.27 ионами аргона с E = 500 эВ и j = 0.3 мА/смприводила к стравливанию слоя толщиной 0.2 мкм и в течение 80 мин приводило к деградации параметров формированию p-n-перехода на глубине 1.5 мкм при его на глубины до нескольких микрометров. Концентралатеральном распространении менее 1 мкм. Обработка ция электронов в приповерхностном слое толщиной длительностью 1 ч приводила к стравливанию 10 мкм до 1 мкм возрастала с 7 · 1014 см-3 в исходном кристалле материала с поверхности при глубине p-n-перехо- до 4 · 1016 см-3 в обработанном. При этом наблюдалось да 90 мкм и латеральном распространении его 33 мкм.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |



© 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.