WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

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

n-тип проводимости. Это объясняется неконтролируеПолученные данные авторы работы объясняли на основе мым легированием растущего слоя азотом. Кроме того, результатов теории перколяции [42], т. е. за счет взаазот обладает достаточно высокой растворимостью в SiC имодействия между всеми видами примесей в компен(1021 см-3) и наименьшей энергией ионизации из всех сированном полупроводнике возникает дополнительный примесных донорных уровней. С помощью имплантации потенциал, который снижает энергию ионизации примеионов N также возможно получение тонких сильно си. Это объяснение, однако, не исключает образования легированных слоев SiC для формирования омических нескольких типов ГЦ при легировании карбида кремния контактов [25].

алюминием.

На энергетическом положении ГЦ, связанных с ато- Так, в работе [43] методом токовой спектроскопии мами азота, наиболее ярко проявилось наличие неэкви- глубоких уровней в 6H-SiC p-n-структурах с n-базой, валентных положений в решетке SiC [26–28]. Во всех легированной Al в процессе роста, было обнаружено два основных политипах SiC обнаружены уровни азота, свя- глубоких акцепторных уровня, которые отсутствовали в занные как с кубическими (c), так и с гексагональными нелегированных образцах, полученных по той же техно(h) положениями решетки, причем отношение концен- логии: HK1 (Ev + 0.22 эВ, p = 3.6 · 10-12 см2) и HKтрaций уровней (Nh/Nc) соответствует отношению числа (Ev + 0.28 эВ, p = 1.3 · 10-15 см2). Отношение энергий гексагональных и кубических положений в кристалличе- ионизации центров HK1 и HK2 Ei2/Ei1 = 1.27, что ских решетках различных политипов SiC. Nh/Nc = 1: значительно больше, чем соотношение энергий для ато(4H); 1 : 2 (6H), 2 : 3 (15R). Согласно результатам мов акцепторных примесей, находящихся в различных последних исследований, энергии ионизации уровней неэквивалентных положениях кристаллической решетки азота составляют: (Ec - 0.081, Ec - 0.138, Ec - 0.142 эВ SiC [27]. Концентрация центра HK1 (N1) оставалась (6H)) [29]; (Ec - 0.052 и Ec - 0.092 эВ (4H)) [30]. Боль- практически постоянной во всех исследовавшихся образшинство исследователей полагает, что азот занимает в цах и составляла 3 · 10-15 см-3. В то же время решетке SiC место углерода [26,32]. Однако существуют концентрация HK2 (N2) сильно уменьшалась при неданные, что по крайней мере в 3C-SiC, особенно при значительном уменьшении общей степени компенсации концентрациях 1019 см-3, азот также замещает и крем- образцов таким образом, что соотношение N2/N1 изний [33]. Возможно, это противоречие объясняется тем, менялось от 7–12 до 2. Хотя отношение количества что при легировании SiC азотом происходит образование кубических и гексагональных положений в кристаллиразличных комплексов, связанных с собственными де- ческой решетке 6H-SiC составляет 2 : 1. Таким образом, фектами SiC или фоновыми примесями, которые имеют более вероятным является соответствие уровней HK1 и другое расположение в решетке, чем одиночные атомы HK2 различным типам ГЦ, возникающих в 6H-SiC Al, N, азота. Так, в [34] сообщалось об обнаружении пар Ti–N в чем одному типу центра, образующемуся в различных 6H- и 4H-SiC, которые образовывали донорный уровень неэквивалентных положениях кристаллической решетки Ec - 0.6эВ.

карбида кремния.

Вработе [35] сообщалось, что в наиболее чистых сло- Методом фотоемкости в p+-n-структурах, полученях 4H-SiC отсутствовал спектр электронного парамаг- ных имплантацией ионов Al [44], была также обнаружена нитного резонанса (ЭПР), который обычно связывается с полоса уровней в верхней половине запрещенной зоны, уровнями азота. По мнению авторов [35], это свидетель- в диапазоне энергий 0.15–0.5 эВ, с сечениями захвата ствует о существенном вкладе собственных дефектов в n 10-22 см2.

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Центры с глубокими уровнями в карбиде кремния К настоящему времени не существует четко опреде- является получение светодиодов с максимумом излучеленных данных об энергии ионизации Al в различных ния в желтой области спектра (6H-SiC). Было обнанеэквивалентных положениях решетки SiC, хотя в ряде ружено, что легирование бором приводит к появлению работ сообщалось о разделении энергий [27]. В любом люминесценции с h = 2.14 эВ [52]. Диффузия бора в эпитаксиальные p-n-структуры позволяет получать случае обнаруженная разница энергий ионизации была высоковольтные p-i-n-диоды [53,54]. В работах [55,56] 0.03 эВ и, как правило, меньше разброса энергий, было показано, что при легировании бором в SiC помимо полученных различными авторами. На основании ряда мелкого центра бора образуется более глубокий D-центр оптических и электрических измерений можно полагать, (Ev + 0.58 эВ). Позже аналог D-центра был обнаружен что с примесью Al в SiC связан по крайней мере один в 4H-SiC [57,58]. Образование после диффузии бора в центр с энергией ионизации Ev + 0.23 ± 0.01 эВ. Для SiC двух типов уровней, не являющихся разными заря4H SiC Al емкостная спектроскопия глубоких уровней довыми состояниями одного центра, очевидно связано (DLTS) показала наличие уровня Ev + 0.23 эВ [45].

со сложным характером диффузионного распределения Имплантация ионов алюминия используется для соB в SiC. Так, в [59] предполагалось, что атомы бора здания сильно легированных прослоек при формиродиффундируют в виде ассоциатов с собственными девании омических контактов к p-SiC. Возможно также фектами решетки карбида кремния. Это предположение получение p-n-структур за счет ионной имплантации согласуется с результатами работы [51], где были исслеAl в эпитаксиальные слои SiC n-типа проводимости.

дованы концентрации мелкого центра бора и D-центра Предпринимались, хотя не очень успешные, попытки за в образцах SiC, легированных бором с помощью разсчет совместной имплантации Al и N в больших дозах личных методов. Было показано, что при диффузии в получить твердые растворы SiC/AlN [46].

основном образуются D-центры, в то время как при Легирование SiC алюминием было (до получения легировании бором в процессе роста эпитаксиальных светодиодов на основе GaN) единственным методом слоев — в основном мелкие центры бора. В целом нам создания светодиодов с максимумом излучения в синей представляется вполне вероятным, что поверхностная области спектра. Введение алюминия также приводит ветвь диффузионного распределения обусловлена мелк образованию связанного экситона, наличие которого кими центрами бора, т. е. атомами бора, занимающими прослеживается во всех основных политипах SiC [47].

узлы кристаллической решетки SiC. Объемная же ветвь Бор. Исследованию диффузии бора в SiC было образована комплексами бор + собственный дефект.

посвящено большое количество работ [48–63]. Интерес Согласно последним данным ЭПР, структуре мелкок этой примеси определялся тем, что бор образует в SiC го центра бора соответствует атом бора, замещающий акцепторные уровни и может быть использован для полуSi (BSi), а глубокий центр бора является комплексом чения p-n-переходов. Кроме того, бор обладает высокой атома бора и вакансии углерода [60,61,91]. Отметим, растворимостью 1020 см-3 и является одной из наиболее что D-центр является характерным уровнем для SiC и быстро диффундирующих примесей в SiC. Особенностью был обнаружен в материале, выращенном по различным диффузионного распределения бора в SiC является натехнологиям [62,67].

личие приповерхностных (большая концентрация, малые Галлий. Другой акцепторной примесью в карбиэффективные коэффициенты диффузии) и объемных (наде кремния является Ga, однако, обладая меньшей оборот, меньшие концентрации, большие коэффициенты растворимостью, чем Al (1.2 · 1019 см-3) [64,40], и диффузии) областей [48]. Подобный характер распредебольшей энергией ионизации (Ev + 0.29 эВ (6H) и ления бора приводит к тому, что в результате его дифEv + 0.3эВ (4H)) [64,65], он практически не использофузии в n-SiC получаются плавные p-n-переходы, имевался для создания p-n-структур. Для примеси галлия ющие достаточно протяженные компенсированные облатакже не наблюдалось зависимости энергии ионизации сти. Это может вызвать появление S-образных вольтот его концентрации. В других политипах SiC Ga имеет амперных характеристик (ВАХ) полученных диодов [49].

сходные энергии ионизации 3C (Ev + 0.34 эВ) и 15R Другим недостатком бора, как мелкой акцепторной при(Ev + 0.3эВ) [27]. Так же как и Al, Ga является меси, является его значительная энергия ионизации, примесью замещения в кремниевой подрешетке [29] и согласно данных холловских измерений она составляет может связывать экситон [66].

Ev + 0.35 эВ [50,51]. Таким образом, при комнатной Индий. О свойствах индия в карбиде кремния известтемпературе степень ионизации примеси незначительна но совсем мало. По-видимому, он обладает невысокой и, несмотря на большую концентрацию нескомпенсирорастворимостью (1017 см-3) [40], и при введении In в ванных акцепторов, концентрация ионизованных дырок процессе роста не удавалось получить слоев SiC p-типа еще мала. Поэтому эффективная инжекция дырок из проводимости.

легированного бором эмиттера может наблюдаться лишь при высоких температурах. Все это привело к тому, что 2.2. Другие типы примесных центров в SiC основной акцепторной примесью для легирования SiC служит Al. Однако диффузия бора не потеряла своей Бериллий. При исследовании SiC Be [68] было актуальности для некоторых специальных вопросов тех- обнаружено, что Be — амфотерная примесь в SiC. В нологии карбида кремния. Одним из таких применений кристаллах 6H-SiC Be n- и p-типа проводимости наблюФизика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 134 А.А. Лебедев далась фотолюминесценция (ФЛ) с максимумом в крас- работы было предложено, что для политипов SiC спраной области спектра 1.85–2.1 эВ (293 K) [69]. С умень- ведливо эмпирическое правило ”Langer-Heinrich” (LH), ранее предложенное для соединений AIIIBV иAIIBVI [84].

шением температуры в спектре ФЛ образцов p-типа Согласно LH, энергетическое положение уровней переразгоралась полоса с максимумом 2.4 эВ. Бериллий ходных металлов в ряде изовалентных полупроводниконе использовался при создании приборных структур на вых соединений неизменно по отношению к некоторому основе SiC. Лишь в последнее время было показано, общему энергетическому уровню, т. е. другими словами, что с помощью имплантации ионов Be можно получать взаимное расположение уровней Ti в политипах SiC эпитаксиальные слои 6H-SiC p-типа проводимости и будет оставаться постоянным и не зависеть от парамеформировать на их основе p-n-структуры [70]. Исслетров политипа. В то же время возможность наблюдения дование ЭПР спектров акцепторного уровня Be были данных уровней различными методиками будет опредепредставлены в работах [71,72]. Отмечалось сходство ляться величиной запрещенной зоны данного политипа.

структуры данного центра и мелкого центра бора.

Так, основное состояние титана, обнаруженное в 4H-SiC Магний. После имплантации ионов Mg наблюдалось методом DLTS, не будет наблюдаться этим методом в (DLTS) образование двух новых уровней в n-6H-SiC других (более узкозонных) политипах SiC, так как оно (Ec - 0.49 и Ec - 0.45 эВ) [73]. Отжиг до температур оказывается уже за пределами запрещенной зоны (см.

1600C приводил к увеличению концентрации данных рис. 2). Энергия связанного на атоме Ti экситона, глубоких центров.

однако, меньше. Поэтому ФЛ, связанная с рекомбинаСкандий. В работе [74] при DLTS-исследованиях цией данного экситона, наблюдалась в политипах SiC с SiC Sc был обнаружен глубокий центр с энергией меньшей величиной запрещенной зоны. На основе факта Ev+(0.520.55) эВ, для которого положение DLTS-пика обнаружения связанных с Ti экситонов в 4H-, 6H- и сильно зависело от напряженности электрического поля 15R-SiC и их отсутствия в более узкозонных политипах E в слое объемного заряда [E =(1-2.6) · 105 В/см]. Ав21R и 3C авторы [82] оценили энергию связи (E(Ex)) тор работы [74] объяснял это наличием эффекта Пула– данного экситона как 162 мэВ < E(Ex) < 252 мэВ.

Френкеля, а обнаруженный глубокий центр приписывал Ванадий. Исследования поведения ванадия в SiC Sc. Известно также, что образцы SiC Sc обладают стали особенно актуальными после того как было обфотолюминесценцией с максимумом в желто-зеленой наружено, что легирование V приводит к образованию области cпектра (политип 6H) [75]. При легировании полуизолирующих слоев карбида кремния [85,86]. С SiC скандием возможно получение p-i-n-структур с помощью введения ванадия в процессе CVD-роста бывысокоомной -областью [76]. ли получены эпитаксиальные слои 6H-SiC с удельным сопротивлением 3000 Ом · см. Полученные результаты Титан. Ti и V являются одними из наиболее подробно объяснялись образованием в SiC V глубокого донора исследованными примесями в SiC среди примесей других вблизи середины запрещенной зоны (Ec - 1.59 эВ), копереходных металлов. С одной стороны, это объясняется торый перекомпенсировал фоновую акцепторную притем, что данные металлы являются характерными фономесь (бор). Согласно данным различных авторов, ванавыми примесями в карбиде кремния, и с другой стороны, дий является амфотерной примесью в SiC, т. е. привоих значительным влиянием на электрофизические свойдит к образованию как донорных, так и акцепторных ства легированных образцов. Достаточно давно [77,78] уровней [80,81,87,88]. Методом DLTS в SiC V был было установлено, что введение Ti приводит к появлению обнаружен еще один уровень с энергиями ионизации в спектре фотолюминесценции 6H-SiC узких линий в Ec-(0.65-0.75 эВ) и Ec-0.97 эВ для 6H и4H политипов диапазоне энергий 2.79–2.86 эВ. Данные линии наблюсоответственно [209,82,89–91]. В [89] высказывалось дались в 6H-, 4H-, 15R- и 33R-SiC и их количество сопредположение о справедливости правила HL для приответствовало числу неэквивалентных положений в кримеси V в карбиде кремния.

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.