WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

и 330 K [44]. Глубина залегания p-n-перехода определя- 1) толщина инвертированного слоя пропорциональна лась методом ТНЭЛ. квадратному корню из времени НИО t и может доАвторы установили, что глубина залегания p-n-пе- стигать 100 мкм при t = 1000 с; 2) проводимость реходов экспоненциально уменьшалась с уменьшением при 77 K однородна по толщине по достижении равтемпературы образца, подвергавшегося ИЛТ. При 100 K новесия; 3) процесс инверсии завершается вскоре поформирования p-n-перехода вообще не происходило. сле окончания НИО; 4) фронт инверсии распростраДля того чтобы выяснить, как долго продолжается няется латерально, а не только вертикально, так что процесс диффузии после остановки процесса ИЛТ, был имеет форму, характерную для диффузионных процеспроведен дополнительный эксперимент. В нем два иден- сов; 5) процесс инверсии является температурно-актичных по исходным параметрам образца КРТ под- тивационным (соотношение Аррениуса); 6) инверсия вергались ИЛТ при 300 K в течение 20 мин. Затем с происходит не только в вакансионно-легированном КРТ, поверхности одного из них был быстро стравлен слой но и в КРТ, легированном акцепторной примесью;

толщиной 40 мкм, и после нескольких дней выдержки 7) электрические параметры инвертированной области в обоих образцах была определена глубина залегания релаксируют с характерными временами, в 1000 раз p-n-перехода. Она оказалась одинаковой для обоих большими, чем время НИО; 8) после релаксации па образцов, т. е. процесс диффузии останавливался по- раметры инвертированной области при температурах чти одновременно с прекращением ионной обработки. ниже 70C стабильны в течение длительного времени;

В этих условиях из рассмотренных авторами несколь- 9) релаксация является активационным процессом с хаких вариантов возможного хода процессов генерации и рактерной энергией, приблизительно в 3 раза большей, рекомбинации дефектов при ИЛТ был выбран случай чем при инверсии; 10) значение (77 K) не меняется насыщенной поверхностной генерации и температур- при химическом травлении поверхности ни во время, но-независимой поверхностной рекомбинации. В этом ни после релаксации, и это означает, что релаксаслучае глубина залегания p-n-перехода d (DIt/C0)1/2, ция радиационно-нарушенной приповерхностной облагде C0 — концентрация вакансий ртути в кристалле сти не влияет на процессы релаксации, происходящие перед началом ИЛТ. Зависимость d от температуры T в „объеме“.

при этом присутствует в выражении Аррениуса для Модель, которая, по мнению авторов [45], удовлеDI = D0 exp(-EM/kBT ), где DI — коэффициент диффу- творительно описывает все перечисленные выше назии, EM — энергия миграции межузельной ртути, kB — блюдения, состоит в следующем. В соответствии с постоянная Больцмана. Подгонка полученной зависимо- общепринятым положением во время НИО на поверхсти d(T) к полученным экспериментально данным дала ности КРТ генерируются атомы межузельной ртути HgI, значение EM =(120 ± 30) мэВ. которые диффундируют в глубь кристалла и аннигилиВ дальшейшем рассмотренные модельные представле- руют с вакансиями. Кроме этого, по мнению авторов, ния были развиты в работе [45], где экспериментальной в кристалле существуют ловушки (X), которые могут базой послужили измерения долговременного (период захватывать атомы HgI. Химическая природа ловушек до 105 с) изменения электрической проводимости не уточняется. Энергия связи HgI-X мала, и атомы HgI при 77 K образцов КРТ с x = 0.21. Изначально образ- могут захватываться и высвобождаться много раз в цы имели p-тип проводимости с p =(1-4) · 1016 см-3. процессе диффузии, если ловушки в основном пусты.

Инверсия в n-тип происходила после ПТ в плазме H2 Если ловушки заполнены, атомы HgI практически своили Ar при длительности обработки от 3 до 20 мин. При бодны. Предполагается, что ловушки X электрически этом, по данным ТНЭЛ, формировался n-слой глубиной нейтральны, а вакансии ртути и атомы HgI выступают до 80 мкм. После НИО образцы хранились в жидком в качестве однозарядных акцепторов и доноров соответазоте (77 K) или на воздухе при температуре 295 ственно. Таким образом, комплекс (HgI-X) должен быть Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1166 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский однозарядным донором, хотя, если считать его донором в КРТ, легированном акцепторной примесью, авторы двухзарядным, это скажется лишь на количественной считали, что существование ловушек в виде комплекса, оценке, но не на качественной картине.

состоящего из атома HgI и атома примеси — акцепДалее, если в кристалле присутствуют атомы приме- тора, является весьма вероятным. Последняя детальная си — акцепторы (A), то атомы HgI нейтрализуют их, разработка данной модели, учитывающая в том числе образуя комплекс (HgI-A). В принципе такой комплекс и латеральное распространение формирующегося при может быть одним из источников ловушек, т. е.

НИО КРТ p-n-перехода, может быть найдена в работе [46].

HgI + A X. (3) Для объяснения эффекта инверсии типа проводимости в КРТ, подвергнутом ПТ в смеси водорода и метана, В этом случае формирование донорного комплекса была предложена иная модель, в которой особая роль может выглядеть как отводилась атомам водорода [47]. Экспериментальной HgIA + HgI HgI2A HgIX. (4) базой для построения этой модели послужили данные по анализу подвергшихся ПТ вакансионно-легированных Авторами [45] численно решалась система одномери легированных Au образцов КРТ методом ВИМС, а ных уравнений, описывающих генерацию HgI во время также измерения RH из более ранней работы этих же НИО, их уход с поверхности в вакуум, диффузию авторов [36] и эксперименты по термической обработке в глубь кристалла и аннигиляцию с вакансиями. Эта полученных ПТ p-n-переходов. Использовались эпитаксистема выглядит следующим образом:

сиальные слои КРТ с x = 0.31 толщиной 20 мкм с концентрацией дырок при 80 K 7.5 · 1015 см-3 — вакансионCIT 2CI = DHg 2 - RCICV + s(z ), (5) но-легированные образцы и с концентрацией акцепторов t z 1.6 · 1016 см-3 — образцы, легированные Au. На каждый CV из образцов наносился слой ZnS толщиной 1000 нм, а = -RCICV. (6) t затем на поверхности образцов формировалось четыре области, из которых одна подвергалась ПТ с общим Здесь CIT CIT (z, t), CI CI(z, t) и CV CV (z, t) — временем обработки 22 мин, вторая — 2 мин, а третья общая концентрация межузельной ртути (захваченной ловушками и свободной), концентрация свободной диф- оставалась во время ПТ под слоем ZnS, который зафундирующей HgI и концентрация вакансий ртути VHg тем удалялся. Четвертая область служила для анализа соответственно. DHg есть коэффициент диффузии меж- проникновения атомов водорода в саму пленку ZnS.

узельной ртути, а s = sI - s2ICI(0, t) определяет созда- ПТ проводилось в смеси H2 + CH4 при плотности мощние и уничтожение HgI на поверхности, где sI и s2I — ности высокочастотного разряда 0.2Вт/см2, общем температурно-независимые константы. По окончании ПТ давлении в камере 100 мТорр и постоянном смещении, sI = 0. R есть коэффициент аннигиляции вакансий и подаваемом на образец, равном 200 В. Время травления межузельной ртути.

составляло 20 мин, а температура держателя для образЭкспериментальными данными для подгонки решения ца, благодаря специальному охлаждению, не превышаслужило изменение во времени значения (77 K) в ла 15C. Для того чтобы повысить чувствительность образце, хранившемся при различных температурах, метода ВИМС при последующем анализе образцов, в и толщина n-слоя после окончания процесса релакплазме H2 + CH4 вместо водорода использовался дейсации. Подробности процедуры могут быть найдены терий.

в цитируемой работе. Наилучшее согласие расчетных Как и следовало ожидать, анализ показал, что в случае и экспериментальных данных было получено в предвакансионно-легированного КРТ наибольшее проникноположении о существовании двух типов ловушек с вение атомов дейтерия было получено в образцах, концентрациями 1016, 1015 см-3 и свободными энерподвергавшихся ПТ в течение 22 мин, причем уровень гиями образования 500, 600 мэВ соответственно.

сигнала ВИМС равномерно спадал от поверхности Коэффициент диффузии HgI при 300 K составил при в глубь образца. Для образцов, подвергшихся ПТ в этом 4 · 10-8 см2/с. Относительно изменения толщины течение 2 мин, профиль дейтерия имел всплеск на n-слоя было установлено, что в момент окончания НИО глубине 1200 нм, причем положение этого всплеска она составляет 70% от своего окончательного значения, смещалось в глубь образца при отжиге при темпераа спустя еще 15 мин — 80%.

туре 80C, и еще дальше — при 100C. ПоверхностПо мнению авторов [45], данная модель удовлетвоная концентрация дейтерия зависела от времени ПТ, рительно объясняет все перечисленные выше 10 эксбудучи примерно в 2 раза большей для образца, обпериментально наблюдаемых фактов, а ее преимущество состоит в том, что для описания как процес- работанного плазмой в течение 22 мин, чем в течение 2 мин. Проникновение дейтерия в КРТ, остававса НИО, так и релаксации требовалось рассматривать движение (диффузию) лишь одного типа центров — шийся под пленкой ZnS, было незначительным. Для атомов HgI. Ввиду наблюдения эффекта инверсии и образцов КРТ, легированных Au, главным отличием от Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами вакансионно-легированных образцов была существенно выглядит как более низкая концентрация дейтерия на больших глубиCH i нах (> 1000 нм) в тех образцах, которые подвергались = DH 2CH - kCH CA-, (7) i i i t ПТ в течение 2 мин.

CA Для объяснения полученных результатов была пред- = -kCH CA-, (8) i ложена качественная модель, согласно которой плазма, t использующаяся для ПТ, во-первых, являлась источни- где CH — концентрация межузельного водорода, CA — i ком атомов водорода, а во-вторых, разрушая (страв- концентрация ионизованных акцепторов, k — коэффиливая) поверхностный слой материала, генерировала циент, отражающий темп нейтрализации акцепторов свободную межузельную ртуть. Сам водород при этом, водородом. В одномерном случае и в предположении, что водород на поверхности кристалла находится в услопо мнению авторов, входит в кристалл тремя способами виях своей предельной растворимости, концентрация и инверсия типа проводимости при ПТ являла собой акцепторов на поверхности выражается как сложный процесс, будучи вызванной и радиационными нарушениями, и нейтрализацией акцепторов, и, возможCA-(t, z = 0) =C0- exp(-kCs t), (9) A Hi но, дополнительным эффектом легирования благодаря формированию комплексов атом водорода - атом HgI.

где C0 — начальная концентрация ионизованных акAАвторы [47] считали, что при характерных для ПТ цепторов, а Cs — концентрация насыщения для межHi температурах генерируемая на поверхности свободузельного водорода. Такая модель предсказывает высоная ртуть могла диффундировать вглубь лишь на кую скорость нейтрализации акцепторов на поверхности малые расстояния. Так, при коэффициенте диффузии и быстрое снижение этой скорости при продвижении в DI 1 · 10-5 см2/с в течение 2 мин ПТ инверсия типа глубь материала. Это и объясняет, почему глубина облапроводимости должна была бы проникать на глубисти инверсии меньше, чем глубина проникновения межну < 1000 нм, в то время как по данным эксперимента узельного водорода. Сдвиг всплеска на кривой распредеобласть инверсии составляла 2500 нм. Таким образом, ления водорода при термообработке образцов после ПТ во время ПТ в кристалле должны присутствовать де- в этом случае объясняется частичной экзодиффузией фекты другого типа, еще более подвижные, чем HgI. межузельного водорода при повышении температуры.

В качестве таких дефектов и предлагается рассматри- Таким образом, согласно [47] инверсия типа проводимости в КРТ происходит по двум основным сосуществувать водород, так как размер атома водорода мал и ющим механизмам, причем главную роль играет водород при этом имеется неограниченный источник свободных из плазмы. В этой связи интересно сравнить полученные атомов в плазме. Хотя сам атом водорода в междорезультаты с данными работ [26,28]. В первом случае узлии не проявляет себя в электрических свойствах различия при использовании аргона и водорода обнарукристалла, но, быстро диффундируя и связываясь с жено не было, а во втором наибольшая глубина области другими дефектами решетки, он способен изменять инверсии была получена при прочих равных условиях эти свойства вплоть до инверсии типа проводимости.

при использовании плазмы аргона, а не водорода или В частности, предполагается, что в приповерхностной метана (см. табл. 3). Очевидно, что для случая ПТ аргообласти прошедшего ПТ кристалла, для которой ханом должен быть предложен иной механизм инверсии.

рактерна повышенная концентрация электронов и их Как уже было сказано, при построении двух выше относительно низкая подвижность, электрические свойрассмотренных моделей их авторы стремились учитыства образца определяются комплексами, состоящими вать данные по инверсии типа проводимости не только из водорода, связанного на радиационно-внесенных девакансионно-легированного КРТ, но и кристаллов, легифектах решетки и(или) атомах HgI. „Объемная“ часть рованных акцепторными примесями. Для этого предлаn-слоя формируется за счет нейтрализации водородом галось рассматривать реакции подвижных атомов, окаприсутствовавших в кристалле акцепторов (собственных завшихся в кристалле в результате НИО, с акцепторами, или примесных), так что электрические свойства образопределявшими p-тип проводимости образца, причем ца определяются остаточными донорными примесями, этими акцепторами могли быть как вакансии ртути — как это изначально предполагалось для КРТ, подверв вакансионно-легированном кристалле, так и атомы шегося НИО. Единственным невыясненным фактом в примеси — в кристалле, специально легированном притакой ситуации остается вопрос, почему глубина промесью (последний случай подробно будет рассмотрен никновения водорода в кристалл, по данным ВИМС, далее в соответствующем разделе). В целом подобный существенно превышает глубину инверсии по данным подход претендует на то, чтобы описывать процессы холловских измерений. Для ответа на этот вопрос инверсии в КРТ при НИО более общим образом, но предлагается рассмотреть систему уравнений для дифтем не менее для вакансионно-легированного КРТ не фузии подвижного водорода в системе неподвижных прекращаются и попытки построения механизма инверакцепторов по аналогии с той, что была разработана сии, учитывающего лишь взаимодействие собственных для диффузии HgI в КРТ. Такая система уравнений дефектов.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 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.