WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Динамічне підпорогове дефектоутворення у вузьких напівпровідниках А...В... . - Реферат

Динамічне підпорогове дефектоутворення у вузьких напівпровідниках А...В... . - Реферат

співвідношення між концентраціями донорних центрів антимоніду індію отриманих за допомогою опромінення імпульсами рубінового лазера для відповідних кристалографічних напрямків (рис. 4). Саме короткий час взаємодії оптичного випромінювання з антимонідом індію й дозволяє зв'язати спостережувані ефекти з механізмами власного поглинання оптичного випромінювання (у цьому випадку з розсіянням світла на зв'язку 1 рис. 4).
Однак тут не цілком зрозумілим є механізм утворення дефектів у цих напівпровідниках. При такому співвідношенні між енергією кванта та шириною забороненої зони кожен квант може "порвати" 3-4 зв'язки антимоніду індію та 2-3зв'язки арсеніду індію. Це також відповідає температурній залежності холлівської рухливості носіїв у опроміненій області. Однак, все таки, як дати відповідь на запитання: чому ж виникають дефекти? На це питання можна відповісти наступним чином. За час взаємодії оптичного випромінювання відбувається "опустошення" зв'язків 1 (рис. 4). Іони індію та сурми в області цього зв'язку знаходяться на мінімальній відстані один від одного. Цілком ймовірно, що "спустошення" відповідних зв'язків призводить до зміщення якраз іонів, які відповідають за ці зв'язки. Вони зміщуються в область "меншої" густини. Так виникають дефекти. Навіть якщо пов'язати час "спустошення" зв'язків із часом життя нерівноважних носіїв (10-7 с.), то за цей час іони з енергією порядку ширини забороненої зони можуть зміститися на відстань, достатню для утворення дефекту. Чим більша інтенсивність збудження, тим більше нерівноважних дефектів утворюється і тим триваліший час вони живуть. Такими дефектами при низьких інтенсивностях опромінення можуть бути віртуальні пари Френкеля, віртуальні дислокації (лінійні дефекти, розмірами більше як по 3-4 атоми у відповідному кристалографічному напрямку). Енергія активації та відпалу таких дефектів співрозмірна з енергією їхнього утворення, тобто порядку . Процес первинного дефектоутворення в кристалах та пов'язаний із різною рухливістю атомів індію, сурми та миш'яку, атоми індію в решітці більш рухливі, а в міжвузлях менш рухливі, ніж атоми сурми. Так, коефіцієнт самодифузії атомів індію в антимоніді індію при кімнатній температурі на три порядки більший, ніж сурми [6]:
In: см2с-1; при ;
см2с-1; при .
Sb: см2с-1; при ;
см2с-1; при ,
де - коефіцієнт самодифузії, а D - коефіцієнт дифузії.
Це обумовлено, головним чином, асиметрією розташування атомів у кристалі (рис. 4). Тому дефекти мають донорний тип провідності. Оцінку коефіцієнта дифузії дефектів при низьких температурах можна також оцінити завдяки співвідношенню [7]:
(2)
де - середній розмір області, де утворюються розірвані зв'язки, - час опромінення, - кількість розірваних зв'язків.
Уявлення про розірвані зв'язки можна використовувати як в радіаційній фізиці [7], так і в фізиці взаємодії оптичного випромінювання з твердими тілами [8]. Утворення дефектів пов'язане зі зміною відповідних хімічних зв'язків, тому ці процеси можна описувати завдяки кількості розірваних зв'язків ("dangling bonds" [8]).
Завдяки співвідношенню (2) можна оцінити ефективний коефіцієнт радіаційно-стимульованої дифузії. Покладаємо нм, , Тоді Це цілком відповідає спостережуваним експериментальним результатам: при низьких інтенсивностях опромінення профілі розподілу донорних центрів відповідають закону Бугера-Ламберта (рис.2). До речі, це значення коефіцієнта дифузії співрозмірне зі значенням коефіцієнта самодифузії атомів індію в антимоніді індію при порівняно низьких температурах. Донорний тип провідності пов'язаний із тим, що атоми індію у вільному стані менш рухливі, ніж атоми сурми. Іншими словами, атоми індію легше виходять в міжвузля, але важче повертаються назад, як атоми сурми, тому після опромінення в міжвузлях лишається більше атомів індію, які є донорами. При підвищенні дози опромінення, коли великий вклад мають теплові ефекти, коефіцієнт дифузії збільшується, і тому дефекти проростають у глибину кристала, при цьому за рахунок того, що коефіцієнти самодифузії атомів індію та сурми близькі між собою, проходить зменшення шарової концентрації дефектів.
Те, що з подальшим збільшенням інтенсивності опромінення більший вклад починають давати теплові ефекти, які призводять як до відпалу, так і до міграції дефектів, які пов'язані з перерозподілом компонент базового матеріалу напівпровідника у глибину кристала, підтверджують експериментальні дані для КРТ [9]. Тому при більших інтенсивностях опромінення відбувається рекристалізація приповерхневого шару з урахуванням внутрікристалічних полів, теплових процесів та перерозподілу іонів базового матеріалу, що обумовлено їхньою різною рухливістю, особливо на первинній стадії опромінення (стадії утворення первинних радіаційних дефектів). Це й призводить до зменшення шарової концентрації дефектів. При менших інтенсивностях (для антимоніду індію 0,07 Дж см-2) основною причиною зменшення кількості дефектів є внутрікристалічні поля, що й пояснює зменшення кількості дефектів із часом при менших інтенсивностях опромінення.
Література
1. Курбатов Л.Н., Стоянова И.Г., Трохимчук П.П., Трохин А.С. Лазерный отжиг полупроводни-ковых соединений элементов АшВv // ДАН СССР. - 1983. - Т.268. - Вып.3. - С.594-597.
2. Трохимчук П.П. Поліметричне моделюванння інформаційних та фізичних процесів. - Луцьк: Вежа, 1999. - 344 с.
3. Трохимчук П.П. Розробка основ теорії нестандартного моделювання інформаційних та фізичних процесів. Дисертація ... д. техн. н. - Вінниця: Держ. техн. ун-тет, 1994. - 280 с.
4. Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих и ее применения в физике. - М.: Наука, 1970. - 560 с.
5. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов ІІІ и V групп. - М.: Мир, 1967. - 477 с.
6. Баранский П.И., Клочков В.П., Потыкевич И.В. Полупроводниковая электроника. - К.: Наук. думка, 1975. - 703 с.
7. Винецкий В.Л., Холодарь Г.А. Радиационная физика полупроводников. - К.: Наук. думка, 1979. - 336 с.
8. Wantelet M., Faily-Lovatto M., Lande L.D. Dangling bonds in Si and Ge during laser irradiation. Phys.C.:Sol.-St.Phys.,v.13, 1980. -P.5505-5514.
9. Bahir G., Kalish R. cw CO2 ruby laser annealing of ion-implanted Hg1xCdxTe // Applied Physics Letters.- 1981. - №9.-V.39.- P. 730-732.
Loading...

 
 

Цікаве