WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

эпитаксии от 175 до 185C. Анализ равновесных конСледует также отметить, что в последнее время центраций примесей, которые могли быть ответственны появился ряд фундаментальных работ, в которых деза этот эффект (в частности, Ga), показал, что их лается попытка построения общей картины процессов, присутствие не может объяснить наблюдаемых значений приводящих к инверсии типа проводимости в КРТ за концентраций электронов. Кроме того, при повышении счет изменения концентрации собственных дефектов и температуры должно было происходить не уменьшепрежде всего вакансий ртути. Речь идет не только о ние, а увеличение уровня фонового легирования. Растрадиционном отжиге в парах ртути, но также обработке считанная равновесная концентрация антиструктурного низкоэнергетичными ионами и термообработке образцов теллура в рассматриваемых условиях не превышала КРТ со слоем анодного окисла [87,88].

107-108 см-3 и также увеличивалась с температурой роста (см. рис. 10). Однако наблюдавшуюся экспери5.2. Антиструктурный теллур в КРТ ментально зависимость концентрации электронов от Относительно новым направлением в развитии пред- температуры МПЭ Tgr удалось объяснить, приняв во ставлений о статусе и роли собственных дефектов в КРТ внимание неравновесность процесса МПЭ и влияние стало исследование антиструктурного теллура. Возмож- кинетики на процессы встраивания антиструктурного Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Легирование эпитаксиальных слоев и гетероструктур на основе HgCdTe... теллура. Дело в том, что метод МПЭ характеризуется большим пересыщением, которое повышает вероятность формирования дефектов в кристалле пропорционально величине exp( Gd- Gss)/RT, где Gd — изменение свободной энергии внедрения дефекта в кристалл, Gss — пересыщение в паровой фазе, R — газовая постоянная. С увеличением пересыщения концентрация дефектов в растущем слое возрастает. Из-за высокой активности двухатомного теллура при МПЭ КРТ часть его молекул получает возможность встраиваться в решетку целиком, заполняя узлы как в собственной подрешетке, так и в подрешетке металла. При этом восстановлению равновесной концентрации антиструктурного теллура за счет диффузии будет препятствовать низкая температура роста. Поскольку с повышением температуры при фиксированных давлениях паров пересыщение падает, то и концентрация растворенных точечных дефектов также уменьшается. Этот факт отражает представленная Рис. 11. Зависимость концентрации электронов в конвертирона рис. 10 температурная зависимость концентрации ванных в n-тип ионно-лучевом травлением образцах ЖФЭ-КРТ антиструктурного теллура, рассчитанная с учетом киот концентрации акцепторов в исходных отожженных слоях:

нетики захвата дефектов при МПЭ. Из рисунка видно, 1 —для x 0.2, 2 —для x 0.28 [97].

что концентрация антиструктурного теллура в кинетическом приближении может обусловливать наблюдаемые в эксперименте (точки на рисунке) уровни концентрации электрически активных доноров в неле- в формировании донорных комплексов, состоящих из гированных ЭС (ND 1014-1015 см-3). Расчет также атомов примеси и атомов Hgi, образовавшихся при ионпредсказывал снижение концентрации антиструктурного ной обработке материала [74,94,95]. Подробный анализ теллура с увеличением состава твердого раствора, что возможных механизмов конверсии из p-типа в n-тип наблюдалось авторами [7] экспериментально в диапазоне легированных ЭС КРТ при ионно-лучевом и плазменном составов ЭС x = 0.2-0.3. Таким образом, авторами [7] травлении может быть найден в работе [96].

был сделан вывод о том, что именно антиструктурный Предположение об образовании антиструктурного теллур определяет концентрацию доноров в нелегиротеллура в КРТ в равновесных условиях, а именно при ванном МПЭ-КРТ.

отжиге в парах ртути, было высказано в работе [97]. Оно Другим свидетельством в пользу активности антибыло сделано на основании анализа зависимости конструктурного теллура в КРТ являются результаты экспецентрации электронов n77 в ЭС КРТ, выращенных ЖФЭ риментов по созданию p-n-переходов методом иони подвергнутых ионно-лучевому травлению (ИЛТ), от ной имплантации [78,93]. Здесь полученные автораконцентрации дырок (нескомпенсированных акцепторов ми результаты позволили предположить, что именно NA-ND) в исходных вакансионно-легированных образантиструктурный теллур отвечает за n-тип проводицах p-типа. Такие зависимости для двух групп образцов мости слоев КРТ, подвергнутых ионной имплантации.

(c x 0.2 и x > 0.3) представлены на рис. 11. Из этого Ранее считалось, что для КРТ основным механизмом рисунка видно, что для обеих групп образцов величина конверсии проводимости из p- в n-тип при ионной n77 прямо пропорциональна NA-ND. На этомосновании имплантации является генерация атомов межузельной авторами [97] было сделано предположение о том, что ртути, аннигилирующих с вакансиями, определявшими генерация вакансий во время отжига сопровождается до этого p-тип проводимости [8,9]. Однако конверсия генерацией антиструктурного теллура, выступающего в наблюдалась авторами [78,93] и после имплантации в роли компенсирующих центров.

Увеличение темпераЭС КРТ, легированные золотом. Как известно, вакансии туры отжига ведет к росту NA-ND, и соответственно в таких слоях после легирования специально аннигиn [TeHg]. Поскольку во время ИЛТ количество атолируются посредством низкотемпературного отжига в мов межузельной ртути в приповерхностной области парах Hg. Для объяснения конверсии в таком материале кристалла существенно превышает предельную конценавторы [93] предположили, что при ионной имплантатрацию этих атомов в равновесии с парами ртути [98], ции происходит либо генерация межузельных атомов скорость аннигиляции вакансий при этом процессе сутеллура, впоследствии выбивающих атомы ртути из их щественно превышает скорость распада антиструктурузлов и образующих дефекты антиструктурного теллура, ного теллура. Таким образом, неравновесность процеслибо просто замещение атомами теллура атомов ртути с образованием межузельных атомов Hgi. Следует от- сов, происходящих при ИЛТ, позволяет аннигилировать одним дефектам, „заморозив“ другие, ранее их метить, что для эффекта конверсии типа проводимости в легированных ЭС КРТ, подвергнутых ионной обра- компенсировавшие. Отметим, что предложенная автоботке, существует и иное объяснение. Оно заключается рами [98] концепция самокомпенсации вакансий ртути 2 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 20 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский антиструктурными дефектами во время отжига в парах собственных дефектов в КРТ, и прежде всего вакансий ртути близка по смыслу к той, что была выдвинута для ртути. Это связано с очевидной существенной ролью объяснения механизма активации As в слоях МПЭ-КРТ вакансий в процессах взаимодействия дефектов и припосредством атомов антиструктурного теллура при от- месей в КРТ, например при активации атомов мышьяка, жиге при низких давлениях Hg [47]. Существенное диффузии примесей (In, Au и др.), механизмах самовлияние антиструктурного теллура на электрические компенсации и т. п. Также становится очевидным, что свойства КРТ при низких давлениях Hg предсказывали и построение адекватной картины процессов, происходяпроведенные в работе [99] ab initio расчеты концентра- щих в дефектно-примесной системе КРТ, требует учета ций собственных дефектов при T = 450-650 K. Таким влияния других собственных дефектов, существованием образом, представленные в работе [97] результаты не и ролью которых при комнатной и низких температурах только подчеркивают эффективность ИЛТ как уже сло- ранее пренебрегали. Примером таких дефектов является жившегося метода легирования КРТ (и в особенности, антиструктурный теллур.

для получения материала n-типа с максимально возВ целом проведенный анализ показывает, что техноломожной подвижностью электронов [96]), но и говорят о гия легирования твердых растворов HgCdTe в настоящее перспективности ионной обработки как инструмента для время достигла высокого уровня и позволяет с оптиизучения дефектов и их взаимодействия с примесями мизмом смотреть на дальнейшие перспективы испольв КРТ.

зования этого материала как в приборных структурах, так и в модельных объектах для тонких физических исследований.

6. Заключение Проведенный в обзоре анализ работ по легированию Список литературы эпитаксиальных слоев твердых растворов HgCdTe дает основание сделать следущие выводы.

[1] A. Rogalski. Infr. Phys. Technol., 43, 187 (2002).

1) На сегодняшний день в легировании эпитакси[2] В.П. Пономаренко. УФН, 173, 649 (2003).

альных слоев (ЭС) КРТ основными донорными при[3] C.R. Becker, X.C. Zhang, K. Ortner, J. Schmidt, A. Pfeufferмесями являются индий (для методов жидкофазной и Jeschke, V. Latussek, Y.S. Gui, V. Daumer, J. Liu, молекулярно-пучковой эпитаксии) и йод (для метода гаH. Buhmann, G. Landwehr, L.W. Molenkamp. Thin Sol. Films, зофазной эпитаксии с использованием металлорганиче412, 129 (2002).

ских соединений). Методика легирования этими приме- [4] H.R. Vydyanath. J. Vac. Sci. Technol. B, 9, 1716 (1991).

сями является устоявшейся и дает воспроизводимые ре- [5] H.R. Vydyanath. J. Cryst. Growth, 161, 64 (1996).

зультаты с практически 100%-й электрической активаци- [6] Y. Selamet, A. Ciani, C.H. Grein, S. Sivananthan. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 4795, 8 (2002).

ей примеси при ее концентрации не более 1018 см-3.

[7] В.С. Варавин, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, Ю.Г. Сидо2) Основной акцепторной примесью для КРТ в наров. Автометрия, № 3, 9 (2001).

стоящее время может считаться мышьяк. С использо[8] B.L. Williams, H.G. Robinson, C.R. Helms. J. Electron. Mater., ванием различных схем отжига в конкретных случаях 27, 583 (1998).

можно добиться практически 100%-й ионизации As как [9] M.H. Aquirre, H. Cnepa, N. Walse de Reca. J. Appl. Phys., акцептора при концентрациях примеси до 1018 см-3.

92, 5745 (2002).

Тем не менее точный механизм активации мышьяка в [10] P.

Triboulet, J.P. Chatard, P. Costa, A. Manissadjian. J. Cryst.

КРТ на сегодняшний день не установлен, как не иденGrowth, 184–185, 1262 (1998).

тифицированы и собственные дефекты, взаимодействуя [11] I.S. Virt, G.M. Khlyap, M.E. Bilyk, P. Shkumbatiuk, с которыми атомы мышьяка переходят из подрешетки M. Kuzma, M. Bester. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 5136, катионов в подрешетку анионов, в которой As явля430 (2003).

ется акцептором. В решении проблемы идентификации [12] M. Chu, Y. Chang, Z. Huang, Y. Gui, X.G. Wang, X.F. Lu, L. He, D. Tang. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 4795, таких дефектов и активации примеси, вероятно, могли (2002).

бы помочь, в том числе, и активно развивающиеся [13] H.R. Vydyanath. J. Electrochem. Soc., 128, 2619 (1981).

современные „нетермические“ методы воздействия на [14] M. Boukerche, J. Reno, I.K. Sou, C. Hsu, J.P. Faurie. Appl.

структуру дефектов в КРТ, такие как низкоэнергетичная Phys. Lett., 48, 1733 (1986).

ионная обработка, гидрогенизация и т. п.

[15] G.N. Pain, T. McAllister. Semicond. Sci. Technol., 7, 3) Электрические и фотоэлектрические свойства ле(1992).

гированных слоев даже в случае хорошо изученных при[16] В.И. Иванов-Омский, К.Е. Миронов, К.Д. Мынбаев, месей требуют более тщательного изучения на предмет В.В. Богобоящий. ФТП, 25, 1423 (1991).

выявления центров мономолекулярной рекомбинации, [17] H.G. Robinson, M.A. Berding, W.J. Hamilton, K. Kosai, уменьшающих времена жизни носителей и ухудшающих T. DeLyon, W.B. Johnson, B.J. Walker. J. Electron. Mater., параметры приборных структур.

29, 657 (200).

4) Несмотря на имеющуюся тенденцию к замене в [18] Y. Marfaing. J. Vac. Sci. Technol. B, 10, 1444 (1992).

приборных структурах вакансионного легирования при- [19] G.N. Pain. J. Vac. Sci. Technol. B, 10, 1485 (1992).

месным, актуальными остаются исследования поведения [20] J. Wong, R.J. Roedel. J. Vac. Sci. Technol. A, 9, 2258 (1991).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Легирование эпитаксиальных слоев и гетероструктур на основе HgCdTe... [21] К.Е. Миронов, В.И. Иванов-Омский, К.Д. Мынбаев. ФТП, [49] P.S. Wijewarnasuriya, S. Sivananthan. Appl. Phys. Lett., 72, 24, 582 (1990). 1694 (1998).

[22] G. Weck, K. Wandel. J. Vac. Sci. Technol. A, 12, 3023 (1994). [50] P. Mitra, T.R. Shimert, F.C. Case, S.L. Barnes, M.B. Reine, [23] P. Capper, C.D. Maxey, C.L. Jones, J.E. Gower, E.S. O’Keefe, R. Starr, M.H. Weiler, M. Kestigian. J. Electron. Mater., 24, D. Shaw. J. Electron. Mater., 28, 637 (1999).

1077 (1995).

[24] I.A. Denisov, V.M. Lakeenkov, O.K. Jouravlev. J. Electron.

[51] M.J. Bevan, M.C. Chen, H.D. Shih. Appl. Phys. Lett., 67, Mater., 27, 648 (1998).

(1995).

[25] К.Р. Курбанов, В.В. Богобоящий. Конденсир. среды и [52] P.S. Wijewarnasuriya, F. Aqariden, C.H. Grein, J.P. Faurie, межфазные границы, 1, 245 (1999).

S. Sivananthan. J. Cryst. Growth, 175–176, 647 (1997).

[26] К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский. Письма ЖТФ, [53] X.H. Shi, S. Rujirawat, R. Ashokan, C.H. Grein, S. Siva29 (15), 87 (2003).

nanthan. Appl. Phys. Lett., 73, 638 (1998).

[27] Ф. Крегер. Химия несовершенных кристаллов (М., Мир, [54] A.C. Chen, M. Zandian, D.D. Edwall, R.E. De Wames, 1969) [Пер. с англ.: F.A. Krger. The Chemistry of Imperfect P.S. Wijewarnasuriya, J.M. Arias, S. Sivananthan, M. Berding, Crystals (Morth-Holland, Amsterdam, 1964)].

A. Sher. J. Electron. Mater., 27, 595 (1998).

[28] M.A. Berding. J. Electorn. Mater., 29, 664 (2000).

[55] L.H. Zhang, S.D. Pearson, W. Tong, B.K. Wagner, J.D. Benson, [29] D. Shaw. Phys. Status. Solidi (a), 89, 173 (1985).

C.J. Summers. J. Electron. Mater., 27, 600 (1998).

[30] Ф.А. Заитов, Ф.К. Исаев, А.В. Горшков. Дефектообразо[56] T.S. Lee, J. Garland, C.H. Grein, M. Sumstine, A. Jandeska, вание и диффузионные процессы в некоторых полупроY. Selamet, S. Sivananthan. J. Electron. Mater., 29, 869 (2000).

водниковых твердых растворах (Баку, 1984).

[57] Y. Selamet, C.H. Grein, T.S. Lee, S. Sivananthan. J. Vac. Sci.

[31] H.R. Vydyanath, F. Aqariden, P.S. Wijewarnasuriya, S. SivaTechnol. B, 19, 1488 (2001).

nanthan, G. Chambers, L. Becker. J. Electron. Mater., 27, [58] P. Boieriu, Y. Chen, V. Nathan. J. Electron. Mater., 31, (1998).

(2002).

[32] C.H. Swartz, R.P. Tomkins, N.C. Gilers, T.H. Myers, [59] D. Chandra, H.F. Schaake, M.A. Kinch, F. Aqariden, C.F. Wan, D.D. Edwall, J. Ellsworth, E. Piquette, J. Arias, M. Berding, D.F. Weirauch, H.D. Shih. J. Electron. Mater., 31, 715 (2002).

S. Krishhamurthy, I. Vurgaftman, J.R. Meyer. J. Electron.

[60] L.A. Almeida. J. Electron. Mater., 31, 660 (2002).

Mater., 33, 728 (2004).

[61] A. Vlasov, V. Bogoboyashchyy, O. Bonchyk, A. Barcz. Cryst.

[33] V.C. Lopes, A.J. Syllaios, M.C. Chen. Semicond. Sci. Technol., Res. Technol., 1, 11 (2004).

8, 824 (1993).

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |



© 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.