ПОДВИЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ КОНФИГУРАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДАХ ДИВАКАНСИЙ В КРЕМНИИ

А.П. Долголенко

Институт ядерных исследований НАН Украины, Киев

 

Свойства полупроводников с кластерами дефектов в качественном отношении отличаются от свойств тех же материалов с равномерно введенными простыми дефектами. Чтобы понять, как кластеры дефектов влияют на электрофизические свойства полупроводников в частности на подвижность носителей заряда, необходимо не только знать свойства простых дефектов, но и как на эти свойства влияют конфигурационные перестройки дефектов [1].

С уменьшением температуры образца акцепторные дефекты в областях пространственного заряда кластеров частично перезаряжаются, что уменьшает экранирующий эффект положительно заряженных доноров и приводит к дополнительному перекрытию кластеров дефектов. Обычно при этом наблюдается уменьшение подвижности электронов в проводящей матрице из-за роста высоты дрейфовых барьеров [2]. Если дивакансии в кластерах меняют конфигурацию, то не захваченные в кластеры электроны в проводящей матрице понижают дрейфовые барьеры и это приводит к росту подвижности электронов (рис.1).

Образцы были выращены методом Чохральского и облучены на горизонтальном канале реактора ВВР-М при комнатной температуре и измерения проведены стандартным холловским методом. Теоретический расчёт энергетического положения в запрещённой зоне кремния радиационных дефектов и их концентраций выполнен обычным методом [3]. Получено, что среднестатистический размер кластеров дефектов 70 Å, проводящая матрица содержит дивакансии V₂ (E_c – 0,261 эВ), А – центры: VO_iI_si (E_c – 0,205 эВ) и VO_i (E_c – 0,16 эВ) в концентрациях: 1,7·10¹² см^-3, 1·10¹² см^-3, 1·10¹² см^-3 соответственно.

ab

Рис. 1. Температурная зависимость концентрации и подвижности электронов в образце n-Si (n_o = 5,58∙10¹² см^-3), облучённого быстрыми нейтронами реактора флюенсом 3∙10¹² n⁰см^-2 после отжига при температуре (292 К) в течение 20 час.

 

1.       А.П. Долголенко. Электронные уровни конфигураций дивакансий в кремнии // Вопросы атомной науки и техники. Серия: “Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение”. 2012, 5(81), с.13-20.

2.       А.П. Долголенко Кинетические коэффициенты в n-типе кремния, облучённом быстрыми нейтронами реактора // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2011, № 4, с. 14–19.

3.       A.P. Dolgolenko. Variation of Carrier Removal Rate with Irradiation Dose in Fast-Pile Neutron Irradiated n-Si. // phys. stat. sol. (a). - 2000. - Vol. 179. - pp. 179-188.