WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

теристик вследствие изменения углового распределения 3 — Npd = 2.5 · 1016 cm-3, Ndr = 1014 cm-3. Исходная рассеяния. В случае рассеяния на зяряженных точечных концентрация легирующей примеси 1015 cm-3. Кривые — дефектах с ростом их концентрации рассеяние остается результаты теоретического расчета с использованием метода малоугловым, в то время как его частота увеличивается Монте-Карло, значки — экспериментальные данные.

вследствие изменения концентрации носителей заряда из-за захвата их радиационными ловушками. Поэтому электрофизические характеристики GaAs (подвижность, дрейфовая скорость, времена релаксации энергии и импульса электронов (рис.1–4)), рассчитанные в одном случае для материала с концентрацией легирующей примеси 5·1016 cm-3, в другом для нелегированного материала с той же концентрацией дефектов, отличаются более чем на 20% в области напряженности электрического поля E < 10 kV/cm.

В области напряженности электрического поля E < 10 kV/cm рассеяние на заряженных точечных дефектах ведет к значительному уменьшению подвижности, дрейфовой скорости и времени релаксации импульса (в два раза при концентрации дефектов, сравнимой с концентрацией легирующей примеси) и увеРис. 4. То же, что на рис. 3, но 2 — Npd = 2 · 1016 cm-3, 3 — личению времени релаксации энергии (на 30%). При Npd = 2 · 1016 cm-3, Ndr = 1015 cm-3. Исходная концентрация больших значениях напряженности электрического полегирующей примеси 1017 cm-3.

ля влияние этого вида рассеяния снижается (относительные изменения характеристик составляют 20% при E = 20 kV/cm) и становится незначительным при E = 100 kV/cm.

Экспериментально полученные зависимости времеТочечные дефекты и рaзупoрядоченные ни релаксации импульса от напряженности электричео б л а с т и. В рамках аналитического подхода было ского поля соответствовали теоретически расчитанным проведено сопоставление влияния заряженных точечных (рис. 3, 4).

дефектов и разупорядоченных областей на изменение подвижности n-GaAs при облучении потоком нейтронов.

Результаты расчетов и их сравнение Результаты позволяют отметить, что точечные дефекты, имея концентрацию, на два порядка превышающую с экспериментальными данными концентрацию разупорядоченных областей, влияют на Т о ч е ч н ы е д е ф е к т ы. Численному расчету в ра- изменение подвижности так же, как и разупорядоченные боте предшествовали аналитические оценки величины области, только при малых изменениях подвижности концентрации радиационных дефектов и определяемой (менее 25%). При больших относительных изменениях ими подвижности носителей заряда. Концентрация за- последней доминирующий вклад в ее уменьшение дают ряженных точечных дефектов определялась с помощью разупорядоченные области, что и вызывает расхождение Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 70 Н.В. Демарина, С.В. Оболенский (3) экспериментальных данных с расчетом по формуле (1). E0 = 3.951 exp(-0.01), Формула (1) хорошо совпадает с экспериментом для величины относительного изменения 25-30%, хотя приa(1) = 0.0003 exp(6.14), a(2) = 0.063 exp(-0.41), ближенно ей можно пользоваться до относительных изменений около 50%, что противоречит утверждениям a(3) = 0.72 exp(-0.33), автора [13]. Последнее, вероятно, обясняется тем, что отечественные эпитаксиальные GaAs структуры имеют где E — напряженность электрического поля в kV/cm, несколько большее количество ростовых дефектов, чем E0 = 4 kV/cm, = Nd/Nd0, Nd — концентрация легируюрассматриваемые в работе [13].

щей примеси, Nd0 = 1017 cm-3, = Fn/Fn0, Fn — флюенс Сравнительный анализ влияния точечных дефектов и нейтронов, Fn0 = 1014 cm-2.

разупорядоченных областей на электрофизические хаАналитические формулы аппроксимирующие зависирактеристики материала с различным уровнем легиромость времени релаксации импульса от энергии вания был проведен по результатам расчета методом Монте-Карло. Поскольку величина области пространp(W, Fn) =a0W4 + a1Wственного заряда кластера зависит от концентрации носителей заряда, то при сопоставлении образцов с различ+ a2W2 + a3W + a4, ai = a(1) + a(2), i i ным уровнем легирования флюенсы радиационного воздействия подбирались так, что суммарный объем областей пространственного заряда был одинаков. Учитыва- a(1) = -0.03 + 0.1266, a(2) = -0.89 - 3.8688, 0 лось, что концентрация носителей заряда при облучении уменьшается, при этом концентрация заряженных точечa(1) = -0.08 - 0.2478, a(2) = 1.3 + 8.9344, 1 ных дефектов в сильнолегированных образцах примерно на порядок ниже, чем в слаболегированных [7]. Выбранa(1) = -0.03 + 0.1307, a(2) = -0.78 - 6.4773, 2 ный таким образом критерий сопоставления позволял сравнить относительное влияние ТД и РО, абсолютные a(1) = -0.03 + 0.0097, a(2) = 0.5 + 1.0427, концентрации которых в сильно и слаболегированных 3 образцах существенно отличались.

При малой концентрации легирующей примеси a(1) = 0.01 - 0.0111, a(2) = -0.08 + 0.2006, 4 (1015 cm-3) разупорядоченные области дают вклад в изменение характеристик, сопоставимый с точечными где = Fn/Fn0, = Nd/Nd0, Fn — флюенс дефектами, только для случая облучения значитель- нейтронов, Fn0 = 1014 cm-2, W — энергия электрона ными дозами, а при содержании примеси 1017 cm-3 в eV, Nd — концентрация легирующей примеси, их влияние преобладает. Это связано с тем, что кон- Nd0 = 1017 cm-3.

центрация создаваемых нейтронами точечных дефектов для случая слаболегированного материала значительно превышает содержание примеси, а для сильнолегироВыводы ванного сравнима и даже несколько меньше. Несмотря на то что как в слабо-, так и в сильнолегированном В результате расчетов и экспериментов показано, что материале суммарный объем областей с высоким сов n-GaAs радиационные дефекты существенным образом противлением одинаков, их количество различно, что влияют на транспорт носителей заряда с энергиями приводит к увеличению частоты столкновения электроменее 0.5 eV, а при больших энергиях определяющим нов с РО. Последнее и определяет доминирующее является рассеяние на оптических фононах и междовлияние РО на проводимость сильнолегированных образлинное рассеяние. Полученные результаты могут найти цов.

применение при проектировании радиационно стойких Зависимость скорости электронов от электрического высокочастотных полупроводниковых приборов, причем поля при нейтронном облучении хорошо аппроксимирудля повышения радиационной стойкости требуется изгоется формулами тавливать приборы, работающиe на горячих носителях заряда.

E µn(Fn)E + 2s a(Fn) · 1.03 E0(Fn) Авторы выражают благодарность Китаеву М.А., Феdr(E) =, 3.1 + 2a(Fn) · E/E0(Fn) фелову А.Г. за предоставленные экспериментальные данные, Скупову В.Д., Киселеву В.К., Качемцеву А.Н., s = s0Em, s0 = 0.45 + 1.6559, m = -0.08 - 0.17, Козлову В.А., Дроздову М.Н., Тетельбауму Д.И. за (1) (2) (3) обсуждение полученных результатов.

E0(Fn) =E0 2 + E0 + E0, Работа выполнена при частичной поддержке гранта a(Fn) =a(1)2 + a(2) + a(3), SfP-973799 и гранта МНТП ”Физика твердотельных (1) (2) E0 = 0.001 exp(3.18), E0 = 0.019 exp(3.61), наноструктур” (№ 99-1142).

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Электронный транспорт в нанометровых GaAs структурах при радиационном воздействии Список литературы [1] Fawsett W., Boardman D.A., Swain S.J. // Phys. Chem. Solids.

1970. Vol. 31. P. 1963–1990.

[2] Винецкий В.Л., Холодарь Г.А. Радиационная физика полупроводников. Киев, 1979. 332 с.

[3] Вавилов В.С., Кекелидзе Н.П., Смирнов Л.С. Действие излучений на полупроводники. М., 1988. 192 с.

[4] Ruch J.G., Fawsett W.J. // Appl. Phys. 1970. Vol. 41. P. 3843– 3849.

[5] Ланг Д. // Точечные дефекты в твердых телах / Под ред.

Б.И. Болтакса. М., 1979. 379 с.

[6] Коноплева Р.Ф., Питвинов В.Л., Ухин Н.А. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. М., 1971. 176 с.

[7] Кладько В.П., Пляцко В.П. // ФТП. 1998. Т. 32. С. 261–263.

[8] Brudnyi V.N., Grinyaev S.N., Stepanov V.E. Physica B:

Condens. Matter. 1995. Vol. 212. P. 429–435.

[9] Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. М., 1991. 632 с.

[10] Оболенский С.В., Китаев М.А. // ПЖТФ. 2000. Т. 26.

С. 13–16.

[11] Оболенский С.В., Павлов Г.П. // ФТП. 1995. Т. 29. С. 413– 420.

[12] Оболенский С.В., Китаев М.А. // Микроэлектроника.

2001. Т. 30. С. 7–12.

[13] Зулиг Р. Арсенид галлия в микроэлектронике / Под ред.

Н. Айнспрука, У. Уиссмена. М.: Мир, 1988. 500 с.

[14] Demarina N.V., Obolensky S.V. // Microelectronics Reliability.

1999. Vol. 39. P. 1247–1263.

Журнал технической физики, 2002, том 72, 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.