Дефектно-примесные взаимодействия в монокристаллах твердых растворов германий-кремний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

К6 0А

- 7 'ЛІОН $93

АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗИКИ

На правах рукопису

ШВАРЦ МАРИНА МИХАЙЛІВНА

.ОЖКТІЮ-ДОМІШКОВА ВЗАЄМОДІЯ В ШНОШКІ'ШІАХ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ ГЙРМАНІЙ~Ї\РЕМ1ІЙ .

(01.04,07 - фізика твердого тіла)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фіз ико-математич ші х наук

КИІВ - 1993

Госіога виконана в Інституті фізики АН України

Науковиіі керівник - кавдвдат фізико-математичних наук

Шаковцов В.І. ’

ОфГцІШіІ 0П0Н8ІІГИ: докгор фізйко-магематичішк наук, професор Кив А.Е.

■ кандидат фізико-магемаги'іїшх наук, доцент Солошенко В.І.

Провідна установа: Інститут напівпровідників АН України

Захист відбудеться ”, . 1933 року о 15

годині на засіданні спеціалізованої вченої радії К 068.24.11 в Одеському державному університеті, 27СЮЬ7, Одеса, Петра Великого, 2 . ■ '

З дисертацією можна ознайомитись в гіІОяІогецІ Одеського державного університету.

■ Автореферат розіслано ” ^6 ” ІУ93 р.

Вчшшіі секретар спеціалізованої вченої рада

Заговськлії 0.ІЗ.

Злі алі.на -характеристика роботи

Ак'іїапі,ність те^н. Усгіікн сучасної напівпровідникової електронні • визначаються рівнем розуміння електронних процесів, які вшбуная'гься в напівпровідниках. і способами їх управління. З іншої о <ЇОКу. розпиток тверяотільної мікроеіектроніки тісно- пов’язаний з пошуком нових матеріалів, заповодміяючих різноманітніші вимогам. 5і і Се продовжують грати везучу роль В мікроелектроніці. Розширення їх Функціональних . зжянвостря за рахунок використання твердих розчинів 0е-5і становить важливу практичну задачу. В лан-ннгі час фіяиі.а твердих розчинів Єс-Зі являються самсотійннм науковим напрямком, якому надасться постійна увага. Внаслідок необ-межиоі взаємної розчине ості 8е і Бі утворюють безперервний ряд твердих розчинів заміщення, Зміна складу твердого розчину лає мож'чивють керувати Фундаментальними характеристиками матеріалу, що мохе Пумі використано для створення приладів з оптимально* злукдні р іпстіїппптеп в різних областях техніки.

Тверді розчини Се-5і є перспективним базовим матеріалом для створення термогенераторів, приймач® ІЧ-вітромінювання, Фотоопо-рів, яатчіків фізичних величин, дюлів та транзисторів. Проте перспективи практичного використання твердих розчинів обмежуються недостатньою внвченністю Фізичних процесів, вшбуваючнхся в ніх в умовах зовнішніх впливів (магнітних полів, механічних напружень. раяіашР,

Тому метою ланої поботи є проведечия комплексних досліджень твердих розчинів Се-Зі з неосновною компонентом Бі для виявлення впливу ломішкового складу на електричні, гальваномагнітні та маг-иітиі властивості і раднаційне де<ректоутворення в цьому мятвріа-пі , а також вивчення можливостей практичного використання Ск-55і як базового матеріалу для тензорезнстора. .

Наккдва_ноензна . • * •

Встановлено. що ирн введенні Бі в Се ооенергетичннй еліпсоїд стає більше ізотропним.

Показано. то змінювання перерізу розсіювання носив в Єє-Бі. яке виражається в збільшенні параметру анізотропії розсіювання, зумовлено неоднорідним розподілом Зі в твердому розчині <5е-Зі.

Показано, «’о температурна залежність холловскоя рухливості в 0е,...5і,.’ з 10"'‘і у. і- 1 Гі" 1 в інтервалі’температур 100-300 К опису

І

-'їм-я £і .тифузійноч наб інлюїні.

Показано, п» збільшення нагнаної сітнянятивогті при вселен ні ві р вг пов’язано з виникненням долатгової пяр-імаї нпної скла ловпі. залежної від концентрації 5і .

Пг.танонпено. що для опромінених електронами н гама-квантамі грерлнх розчинів Ог-оі характерним явля-тмя утворення трмі/ титр радіаційних аміеторів. Показано. їло електронні рівні акцепто-

ра заіелаїь вш концентраті Бі в розчині.

Показано, що опромінення компенсуй вплив початкової неоано-

і'пчопті твердого розчину 6г-8і.

и^ЬЦнчне _значення_роботи ■

Запропонований в роботі метоп внсотемператутшого опромінення кристалів Сг-Яі може підвищувати рашашпну сипкість вє~5і. Показана можливість використання 0е:-8і як базового матеріалу лля створення ізот ропного тензорезнстора.

За'іУШі? вані_по ло жєнїтз ' •

1. 1®оенергегнчннл еліпсоїд в твердому розчині 6с-8і ста< більш ізотропним в порівнянні з Єє.

2. Компенсація провідності в опромінених нрн кімнатній температурі Сг:-3і здійсниться радіаційними акцепторами.

3. Неоднорідний розподіл Бі в твердому розчині Се - Зі грає о< новну роль в Формуванні електрофізичнії* і магнітних властивосте! в 0іг1_.<8к .

Апвобація_£>обдтн. Основні реаульиті роботи буїи преясгавлє-ні на Всесоюзній конференції "Радиационная физика полупроводники и родственных материалов'' (Ташкент, 1984 р, ). VI коордінашпіш нарам по дослідженню і застосуванню сплавів кремпіп-германи (Тбілісі, 1986 р. >, VII коорлінацівиїП нараді по дослідженні* застосуванню твердих розчинів германій-кремнін (Баку. 19ГЛ р, ), Всесоюзному науково-технічно'му семінарі "Радиационная технологи! в производстве интегральных охем"(Вороиеж,1938 р. >, VI Всесоюзнії конференції по ірзнко-хімічним основам легування напівпровідникових матеріалів (Москва. 1983 р. ), VI Республіканскіи коиференц •'Физические проблеми НДП-интегральной злектроннкн" (Севастополь 1390 р.), И Всесоюзній конференції по фізиці і технології тонких напівпровідникових плівок (Івано-Франківськ. 1990 р. ), XII Всесо юзиіп конференції по Фізиці напівпровідників (Киш. 1990 р.) Міжнародній конференції по рашошиному матеріалознавству (Алум

іа, ИШ |і ). V миіплууіівому семдіарі "Пробло-ми сизлпипя іь/.іу -ІрчИ'ІДІІНКОЬиХ іфіібороь . ИС н РЗЛ <1.-1 И/ О' Ниво, СГОмКІГЛ к ІІІ5Ф" ЇЬ г ризаыиск, 10Ш 11 VIII кооршнаыинт нараді по и»или^<;ііньі

іп о-мс госуьаншч іьщпііік роччшмі крк.чнш- гсрматн <Татьян г. І !>91 р [ Национальна кон^юрении (ы в нолунриьоуннмх'' *Сс«нкт-Пе-

I*;|і6урГ , ІЕІГії! р ).

-ЄТІІЇЬІЇВ'З І'.К. іінйиріашя склади- 11>( я із ьсгуиу,

ЧОТИРЬОХ (М)ЗЛЫШ. ЬНСНОІЖИ, І СПіККУ ЦІГ(ОЕ>.'<НОІ ШТераіурИ, Я1.ИІІ ча^ 164 найменовані. Цдаі:нн об'си склала-; /3$ сторінок, ь тому ■ниі -її 37 малкчків і 0 таблиць.

Змк, і цобоїл

У ьсіупі ошишш копо проблем, аос.ц.іАуваїїнх и ашергаин. ийгруніоьана аьтуаоыпсгъ робити, сфорнулиіеала и мита, ьик іаде-но зміст дисертації, и наукова помізма. практична значілішств Та исновш за лишу ваш полиодння. '

Перший уозділ ииляс собию огляд лноратуринх дашіх. прнсвуча-НИХ проблемі отримання І ДОСІІіЦ-Кеіііи ОЛйІЛИЬис ГиІІ ІРС-рДПХ ргЗЧІІ -Нів Сс-Єі І ВІШНЬу ІОНІЗУЮЧОГО ВіШрОЬШМваїШЯ На НПекірч-ШН-ШІ властивості Єє та ви-Зі. На основі аналізу лгигра (уршіх донья сформульована задача, що вирішуй іься и робо п.

В ЄКСПерИМЄНГАДЬІ(ІЙ ЧЙСПІНІ робоПІ Гірвастаьіі*;!» [ге:іу ПЫ.) І її досліджень монокристалів іь'ерліх ризчншв _,8і. при

1(Г* і. >: і. 10'Ч шрошуваии/. метолом Чохральсіюго з ншшиюы. Концентрація легуБаш>ноі домішки За складала від 4. IIIі* "чи 1 НГ’ см~'“. Густина шспокншн в зразках ич перешвупаяа ІКонцентрація кісіш контролювалась по ІЧ-поглннению н не пьреышл пала 1.1.101осм*а. '

ДРХШО.КЙЯ'З присвячення достижению мілину -мук іу.«ииі

складу твердого розчину на гальваномагнітні і кишиш вітіііі-Гл -ті Се-а. Показано, що наявність т.дпадкоиито ноля. обум.>ип<.имо

НеОПНОрШНиМ РОЗПОДІЛОМ Э ПО ЗраЗКу, ЩІІІВОДІІТЬ Ш С|Мґ'ІШ«НН:Ч ЛІІВоОТІ НОПІВ струму І а j6l.it! Шви її Я паї ІШОГіПиру Н Ііі >1

ростом х. Збільшення змісту кремиїя в твердому ро.ущш іі$<.іі:ияііть до з растання додатковін парамагнітнії скпяш>ы» м,>, ніінчіі єщ/іііі-

НЛТ.ШИОСТІ,

В У»| илжсшії З лгіера гурниміі ДаННМИ і |І0СП-|>|І п,1Н і.МнНІІІі.ЧІІІЛ ХСЛТОВС-ЬКОІ ру/ЛІШОСІІ ІЗ збільшенням ЗМІЄ І у НС'ОСНЫ ІІОІ КОМІКШІ..!' ти в твердому розчнні. Досліджуваний магнітозііору и Сі 1_,5і ііо • казали, що з ростом х магннтоотр зри«.га^.

Відомо, що Бі ма* тенденций утеори®ату кластери в решітці 6е.

У теперешній час механізм розсіювання, зв'язаний з невпорядкованістю твердого розчину. залишаються невнясненнм. До початку виконання роботи відомі теорії не могли пояснити експериментально спостерігшому температурну валежнісп. рухливості в бє-Бі в широком інтервалі температур.

Результати експериментальних досліджувань напіепровіннків а иеоднорідністямн інтерпретують у рамках борновського наближення, наближення "ефективного середовища” або в дифузійному наближенні. Критерієм використання того чі нкшого наближення е співвідношення між довжиною вільного пробігу носив струму 1_ і характерніш розміром електричного поля І? , зв’язаного з неоднорідність»). При виконанні співвідношення І? > 1_ рух носив у полі . дефс,па мас не консервативний характер, як для випадку І_ ' К (цей випадок розглядає бориовське наближення), а днФузійння, і поняття еімктиьно-го перерізу розсіювання на дефекті використовувати не можна. Поле дефекта запроваджуюгь у рівняння електропровідності та дифузії як макроскбпнчне нарівні з зовнішнім прикладеним полем.

В наближенні "ефективного середовища" припускаються; їмо провідність матриці не залежить від відстані до неол норд п ості і зви-

чайно розглядаються неоднорідності з різкими границями, Така сі-туація не є характерною для напівпровідників, в яких електрично активні неоднорідності оточені областю повільної зміни потенціалу та, отож, провідність •=■ гладкою функцій координат. Обчислити да-лекодімчия вплив потенциала області неоднорідності (ОН) дозволяв дифузійне наближення.

Вперше Херрінг показав, що наявність в напівпровідниках не-

однорідностей, характерний розмір яких більше довжини вільного пробігу носив струму, спричиняв до зменшення рухливості, а також збільшенню магнітоопору і відсутності його "насичення у сильних маги тних полях. •

Аналіз рухливості проведено виходячи з припущення, що кластери Бі в матриці Сє приводять до виникнення внутряшніх електричних полів, просторова протяжність яких більше чи одного порядку з довжином деба^вського екранування 1_ь. яка описуй область поширення поля дефекта. Згідно з оцінками, 1_ь перевищи^ довжину вільного пробігу, обумовлену ризиюваинем на фононах. Використання такого

підходу дозволяв ('.обчислити вплнь ОН і в дифузійному наближенні описати температурну залежність холловськоь рухливості в Эе-Э в

області іечператур ІОО-оОО К.

0 лиФутіпнпчу наближенні, вражаючи,що частка об'сма. запнята кластерами 5і з утворюванням ними об'ємним зарялом, меньше 1. гпраеедіивип такий вираз для вшчосного змінання ру/липості. обумовленої изярністм нрплнорідностчя

де ги - ефективна рухливість в зразку, и’{ - уолловськз ру/ли-псіь у еіііпои.гнпму однорідному зразку.

У ньому розгляді припускалось, ио 011 уявпчит гобою Сферичні т:ікічеішя 5і з рласною пповші істью.

Бчраз лля холлоесьхої рухливості носив струму для напішіро-проеіяника з трьокмцчшми ізотропними неодноршшстями мас внгляп:

•іи'ии -35?аГ" • ї='вхр<-Яе*>,'кТ» /<еурГ-ч*> кТ)>г. (2)

ле е - потенціал, обумовлений усіма областями ОН. рнзначяс

усерйлнеііия ПО Г:іг/, МОЖЛИВИХ рОЗМІШРИНЯУ ОН.

Припускання структура кластера являс по суп спричини готе-роперехол, П ньому випадку потенціал, ло виникнення якого приво-лить наявність ОН. іпп порівнює ріпі.иі робіт виходу із кластеру і матричного кристалу \.

А * •. (3‘

1,(3 " електронні спорідненості пласт, ру (матриці).

' - птожриия рівня Фермі у кластері (мятриші.

Г 0.Г>*Г./50*П.75кТ*иі<ть/твЬ г,,.= І/Н.С4і '

49 Г іВО-ІІІИІЛ'НА ГінГії 11ІПНРНОІ И Н В ?І, - ^'Т*<)К7НЕ<Н1 МЛГ'ІІ

(ГІР*. ПХНІІР, ПІ«ОК> їй Зі. М,- концентрація лег УРвЛИІОІ ДОМІШКИ в (5Г . М„ - Сф-'І ТНРНа г УС ГІІНЯ станів І» зоні провідності.

Д Ті'} Г.г-с, г>_|цр\: ППОВ|.пног:т|

Л .. П.О - кТПО.-ІГ, * І ..<4, МЛІ

і.г.Пч-ЗДи/(1 -зло)] =(М0/Маі)*у3»[ 1,5+ЗФ0/у -1 .ЗПІ+ЗФ^/у)3'1], <б>

ле у - І.„А,; Ф0 » А-'кТ, Н81_- концентрація атомів в кристалі Бі, На - концентрація атомів Бі в складі ОН, гх - геометрнчнип розмір ОМ.

Із (6) внгшівас. що залежність Д/ЛТ) визначаються зміненням з температуро*) величин 1_ь и Фа .

Прн малих концентраціях Зі експериментальні та теоретичні значення рухливості збігаються з точністю до кількох процентів. Спостережувані розбіжності між обчисленим і експериментальним значеннями Дм при великих значеннях Наі в області температур 100— 120 К, можливо, зв’язані з модельними уявленнями про 011 як включеннях Бі з в.іасною провідністю. ЗнаПдені ефективні значення геометричних розмірів .ОН в розгляда^мія області концентрація Бі.

10 х і- 4,10 . знпХодягьоя у М8жа^ 50—700^, прячопу Рбїїїікнм х вттвшвть великі значення г г. Ефект збільшення магнітоопору Оел в5іх з ростом-х в лнфузктому наближенні пояснюється зростаючою роллю електричних неоднорілностей з ростом концентрації Бі.

З метою виявлення впливу природи дефектів на магнітну сприйнятливість (ЯС) 6е1„5і1, проведені дослідження при різних х і концентраціях радіаційних дефектів. Опромінення здійснювалось електронами з енерпею 3,5 МеВ и гама-квантамн “Со. Концентрація носив зд ряд у і дефектів визначалась по температурним залежностям коефншенту Холла.

В досліджуваному інтервалі температур 77-300 К залежності МС від температури і величини магнітного поля не спостерігали.

Раніше МС в твердих розчинах досліджували на зразках з високою концентрашеп носив струму. Вивчення МС з концентрацією до 1.101°см~3 дозволяв нехтувати вкладом в МС вільних носіїв струму

і домішковнх атомів. Тоді вираз для МС матриці речовини >. можна подати в вигляді

> * +

• * деф.

де =гА - МС решітки. хДЄф ~ МС дефектів решіткн. В випадку сфе-чної симетрії електроних хмар атомів магнітний момент атома дорівнюй нулю і решітка буде діамагнітною. Проте в напівпровідниках

м'Ь.і і*;ііі пнмн ;іь‘яркими мою ми (.постери лтж,|. < '{«ричім сіім.іцлн и «чвкіі'нінноі гус інші. '/ випадку кристалічній іімиміь'и

типу алмаз;* натчигін електрони угьорюїить по 4 гібріі.'Шзоіі<<ні ?>-' ковалентні аь'ячкн. дія яки/ уиьленііт про сФ*>рнчну симетрії" ни аас госоїші Аиімнтрі* к ромиолиійнш електронної гучніші нріісо-■ти. ;иі ічнннкнчннч ниримйгннтії.їму. Т^ким чином. МС решки нния-

і ИҐІІІІІ, гуму .ЧІПН'ЇГІІІІ нг,1 (Ї'ІН'ІПМ І I роНН'іІ ІІІ.КИІ ІігІІІ. Чи

Ма* < •4"г!риннV С НМ*ї І |ІІЬ| ЬІЛНІ'І.НО 1І(І, < ИІНІИ ІПІІІЧОІ Ч НаПряММіМ КИІ -

іншою шин і і ііщі'їмагнпііпі сь.м;итгн МС - , /н^«к /ерн.іусічої

Ньч.<№рІИНІС’ІІ> ЄЛНКТ рмиНоІ () і)Гі)|гіКа

■ іА < . + ., . • і 01

ПнкорИсТіїнунЧіІ Ьі'КіИ метоли НЖіНаЧеННЯ ^ І >. і'І П>Ті;ржащ ЄИ-Пн|іПМі-Ь1.'іг(І»ИІ «НЛЧ«ННИ ЧС, МічНЛ СІГІМИІИ сюміоьу МГ/. нГіуМіт-'|(;Ііу Ї.ІІХІ ІННМІ ЛифекїнМЙ р.;ІіІмКИ- .

Л^іі1* . Т г* ГІ, •

Пііяі„і«но, іцо єкґш;ііі!М(;нїа>їміо мк.і.і«ігііа- ми :іЄн и.ш.:ішн НС ь ТЬ<*рДОМу рОМЧІНН Н порівнянні ІІ 61 П ібуьа- ІГГ.Я ин рЛУу Н1.К І.ШІІІК-ннння яодаїкоіаоі парамагнітної ск іаломі . обумин.шмин N..

Донаікошт пнрамагннтігім в вг~Бі може бути ноі/язанші я міа-іинч ЗМІНЄННЯМ роапо.іїлу електронної іустлнн, МІННКгіЬ'ЧНЧ. 5»г> СНЛЬгІО-го спотворення реш ікн нчйслідок |іі:)ііііш іоння/ рану і ін Сі і Оі . а також часткової кластеризаїш нйосноьнш комноненпі.

Опромінення КПМПЄНСу= РПЛНВ ВИХІДНИХ Л(ЦЛКТіГ) (ІНШІЇ КН ііро Що сьілчнть зменшення МС В опромінених 7 ЬН\ІЛК/. ро.ччни.іу

викладеш ріглулилти «кч мирим,'ш.і.іі ші/ ДОСЛІДЖЕНЬ еластньоствй ОПрОМІН*іНІІХ ТВбрЛНХ рОАчіїжВ ІіинЧнЦЦ гачі'нанймйіштні властивості і вплив на них і.чй/|/г,ннЛі.. іа т> ■ термічного ьшпалу. ПрНМіЛЄН1 результати Д0Г:ІІІДЖСН|> раЛ|..ІІИІИІІ/ акиеіпорін МЙІОЛОМ МНіСНОІ СІїеКТрОСИШІІ Po.il ЛЯНуТІ ЇІрОШ;< ІІ компенсації нринднооті при опромтенні Gt-Gi.npoHw.ifHt) .ін.»)И-і «йор-, жаннх «ікспернмшігнльшіх резу/іьтапн і літерні урнн •: л-ннії/.

Рніїїакііїнй Жіфйктоутворення В СГ’Зі виг.ченп ІІІ:Т0МаіН|.0 Трудноті, йн’я.'іані з роатиЧ/ровкою спектрів ЙТР Сі._ Г5і. . як і (?ь, нбуткчтт- неопноанАчнют». молелей лй4«кт№ и іму мяі^рі^тл-'

Тому юну* Оагаго різних інтерпретація експеримеиіальннх даних, одержаних прн досліджуванні електричних властивостей вгБі. Діс-кусійішмн залишаються питання про причину ь-р конверсії провідності в вє-Бі, ролі Бі в процесах радіаційного дефекчоутворення. Зокрема. існують дані, згідно з .якнмі, прн співвідношеннях концент рацій & і донорів У группн більших, ніж 10е, домінуючі в опроміненому бс дефекти з рівнем Ес-С,2еВ в твердих розчинах не споїло рігаклься.

Дослідження ефекту Холла показали, що для опромінених електронами з енерпекі 2,5 МеВ н }-квантами °°Со твердих розчинш йел_и5іх (10“* 1x1 1СГ1) характерно утворення трьох типів акцепторів Е1. Е11 і ЕГХІ, яким відповідають три стадії ізохронного відпалу. Початку відпалу дефектів Е\ Е11 та Е1“ відповідають температури 370 К, 410 К і 510 К. Акцептори Е1 і Е“розміщені поблизу домінуючого акцепторного рівня в в£ Ес-0.2еВ і спостерігаються по температурних залежностях концентрації носіїв струму ь вє^Бі* прн всіх співвідношеннях . ^/Мав, які змінювались в зразках від 4,5.10^ до 2.10*. Енергії активації провідності цнх рівнів залежать від х в Се^Бі... З ростом х від 10““ до 10_і енергія актнваші рівня■ Е1 змінюються від Ес-0,17е8 до Ес-0Л2еВ, а Е — від Ес-0,23є8 по 0.25еВ, Концентрація дефектів Е і Е лінійно зростає з дозою опромінення. Швидкість введення цих дефектів зменьшу^ться з ростом концентрації Э в твердому розчині. Наприклад, прн збільшенні х бід 10~4 до 4.10 ' зменьыу^ть-

си від 0.26 до 0.04 см~х. а ам”/УФ - від 0.7 до 0.4 см‘\ Зниження ефективності введення радіаційних акцепторів Е1 і ЕХІ ь 6еі_„Бі , а ростом х свідчить про вплнв Бі на процеси дефектоутво-рення. Зокрема, скупчення Бі можуть служити стоками для власних дефектів.

Енергія актнваші відпалу для дефектів Е1 і Е11 не залежить від N :1 і складає 0,7-0,8 еВ для Е1 і 1.2-1.3 еВ для Е11.

В роботі вперше проведено дослідження опромінених твердих розчинів Се-Бі методом ємнісної спектроскопи глибоких рівнів з метою вивчення процесів дефектоутворення на податкових стадіях опромінення і впливу відпалу на термічну стабільність радіаційних дефектів .

Враховуючи, що параметри дефектів в Єе-Бі методом ОІ-ТБ раніше не визначали, обробка експериментальних спектрів проведена трьома способами: >по температурній залежності розташування піків

а

«їж різних "вікнах емісії" (метод Леша», по багатьох тичках 01Л£> - кривы. знятої п))Н одному температурному скануванні <метол (і<.-сітьова та пш.) і ми гидом моделювання. спробуваним в шй роботі. Перші два методи достатньо добре відомі. Похибки прн визначенні параметрів шмн меюдами и значиш мірі пов'язані а обмежаннми можливостями обробки перекриваючнхся піків, необхідністю багатократного температурного сканування для метолу Ленга та труднощами точного визначення амплітудного значення і розташуванню по температурі максимуму піку б методі Васильєва. Иетод моделювання позбавлений перелічених недоліків I, крім того, дозволяє розширити можливості методу 01_ТЗ.

Для обчислення величини релаксуючої частини ємності рівня, яка пов'язана а концентрацією відповідного глибокого центру, та енчли іонізації, метолом послідовних наближень проводили покро-

Киве порівняна масивів експериментальних і теоретичних дАннх. II загальному вигляді

N 8К. (Ш)

це У(-т).Р(,т) - значення 01_Т5-снгнапу при .і-Ш температурі экспериментальное і теоретичне ВІДПОВІДНО, N - КІЛЬКІСТЬ експериміін-

тальннх точок (температур). Зк- похибка спіьпадання в кожному к ому Криці, к - номер поточного кроку-.

Послідовно вар'їруючн внзнача^мимі і наблнжно заданими параметрами МІНІМІЗУЄМО Зк. ОбЧНСЛЮВаИНЯ ЦИКЛІЧНО ПОВТОРЮЮТЬСЯ іі зменшенням кроку до визначеної границі, обмеженної точністю внмі рюванних величин та іншнмі похибками. 1

Прн дослідженні спектрів 0!_Т5 виявлено два типи центрів Енергія іонізації, час та температура вшпалу ціх центрів диб ре погоджуються з енергетичним станом і режимом відпалу акцепторів

Е1 і Е1’. знайденими із холловськнх вимірів.

Опромінювання приводить до зменшення рухливості носив струму і магнітоопору в вє-5і. Відсутність однозначної кореляції в поведінці рухливості і магнітоопору до і після опромінювання свідчить про різний вклад раліацілннх дефектів і вихідних неодко-ршностей в змінення магнітоопору. Таким чнном, розсіювання на радіаційних дефектах компенсує вплив вихідних неоднородностей на магнітоошр.

Дослідження впливу одноосного тиску на еиергегн-іие саеноинше

рі£ШВ аКЦЄЛТОрісі Е І £ Б Осі Тй Ое—2і ПОКсіЗаЛО» що в напрямку 1110] рівні змішуються в протилежні сторони: рівень Е1 сга<: більш мелкнм. рівень Е11 здвигаються углиб забороненої зони. Застосування тиску в 11111 викликав рух рівней Е1 і Е*1 вверх. Швидкість зміщення'рівней Е1 значно вище, ніж Е11. Така поведінка радіаційних дефектів обумовлена особливостями їх структури і зміненням зонної структури при введенні Бі в Єе.

Сукупність експериментальних даних про властивості акцепторів Е1 і Е11 в Се та Єе-Бі дозволам зробити висновок, то дефекти Е і Е в 8г і Ое—Зі Мпіуть бдііпУ природу. ГїриосДспИїї аналіз літературних даних і порівнення їх з одержаними результатами дозволяє припустити, шо рівень Е1- комплекс УР. рівень Е11 ма^ ьакан-еюнну природу чи комплекс УО.

Для пояснення причини конверсії провідності в твердну, розчинах Єе-Бі проведено порівняння змінення концентрації донорів та акцепторів прн опроміненні із температурних залежносте!! концентрації носіїв струму з використанням рівняння електронештральності для частково компенсованого напівпровідника ''-типу.

Для всіх досліджуваннях зразків ^ь< -ПА Згідно моделі компенсації провідності за рахунок внхіду донорів в електрично неактивні стани термічна стійкість таких дефектів, як і акцепторннх станів Е11, обмежуються температурним інтервалом 370-430 К. По моделі рівням Е11 відповідає міжвузловий стан атомів Р/ Відпал таких дефектів повинен приводити до відновлення МГ1 на велнчнну,

II

вдвоє перевищуючу змшеиня концентрації акцепторних станів Е . Проте при відпалі рівнів Е1 < Е11 змінення меньш, ніж збільшення МА. При цьому дорівнюй сумі концентрацій відпалених ак-цеїіторких становищ Е1 і Е11, а Мь відновлюється ліпне частково. Про домінуючу роль радіаційних акцепторів свідчить зменшення рухливості електронів в опроміненому Се-Бі в області домшкового розсування, в якій змінення рухливості да«; інформацію про концентрацію центрів Мв + Ид.

У_!!§І®®УІ2УІ!_В2251ДІ приведені результати досліджень кутових залежностей пьзоопору (ПО) ‘ в одноосно і пружно деформованому Єе-Бі. представлені дані по впливу високотемпературного опромінення на електричні властивості Єе-Бі.

Оциоосна пружна деформація <0ПД) викликає змінення кінетичних коефіці-нтів Цг}півп|ювідкнків типу г‘-в£ і гі-Бі. Наприклад, при відсутності ОГШ рухливість ь скаляр в* силу кубічної симетрії

mix напівпровідників та високої симетрії в розташуванні ізоенео-гетнчннх еліпсоїдів відносно головних осей кристалу. В умовах ОПД рухливість стаг тензором. Цеп ефект обумовлений кутовою залежністю ПО,- Вивчення кутових залежностей ПО дає- можливість визначити Форму і розташування ізоенергстичннх еліпсоїдів відносно крнста-логра<ичних осей. .

Досліджено кутові залежності подовжнього ПО в Ge і Gp1_!<Si)( з х--П, O'j ri-тнпу провідності прн температурі 78 К. Максимально використані механічні напруги X = 11.1 СҐкГ /см\ Зразки вирізали в площині Пі01 під означеним кутом а до напрямку Е1Т01. Виявлено слідуючії особливості. -

1. Виникнення-ПО прн X І ! С1001 свідчить про відсутність МІЖ-зонного розсіювання в Ge-Si прн X > 103кГ/см*.

2. Відносне збільшення ПО в Ge-Si прн X || С1101 в порівнянні з Ge складає 337., Такий ефект може бути зв’язаннп з збільшенням ролі міжмінічумного розсіювання та ростом постійних деформаційного потенціалу в Ge-Si.

3. Бнуід на насичення ПО в Ge-Si для X |! till] I X || ПІ01

зміщується б сторону меиьшнх тисків. Для КЦПИ1 насичення досягаються при X ~ 7.5.103кГ/смг в Ge та X ~ Б.5.103кГ/смг В Ge-Si. для X! її 1101 - X ~ Б. 103кГ/смг та X ~ 5.103кГ/см2 для Ge та Ge-Si відповідно. .

4. В Ge-Si Форма ізоенергетччного еліпсоїда змінюється. Максимальний ПО. спостерігаемнп з кумеих залежностей ПО. в Ge-Si

зміщуються в сторону більших ’кутів . Якщо в Ge . максимум ПО досягається при а = 35“. то для Ge-Si аналогічний кут а = то®. . Еліпсоїд стає менш витягнутим і більш ізотропним в Ge-Si. Порівняння кутових залежностей ПО для Ge та Ge-Si показало, що прн зміш;нні кута від 0° по 90° відношення максимального до мінімального значень ПО в Ge дорівнює 8, а в Ge-Si - Я, 6,

5. Ашзотрошш рухливості електронів, які належать до однієї

донині, характеризує параметр анізотропії: .

К=Кга/Кг . (11)

де - параметр анізотропії ефективної маси, Кт - параметр анізотропії розсіювання. . '

Згідно даним досліджень циклотронного резонансу в Ge-Si о

збільшенням концентраті Si поперечна еФектнрна маса обільгауеть-

ся, а половина' зменшуються. Зменшення К,„ визначає. шо контур і?о-'•нері етичної поверхні еліпсоїда ста-; більш сферичним.

Параметр анізотропії для Xi.it 111] визначаються за Форму пою

К - 1.5*„/Ра - 0.5 М2>

пе £0 - шітомнп опі]і нелеФормованото зразку. - питомий шир в ^чова/ насичення віл X.

Гозрлхунок показав, то прн Изь= 1.5.101=г,м~3 в К = 11.5, я р Єе-5і К -- о,2. Значне зменшення К в 6е-Бі в порівнянні з Сг не може бути пов'язано тшькі ч зменшенням КП1 Енко|>ислоиукгш лі-тегпурні дані аля Кш, отримано р Яс К. = 1.7, в Єе-Бі Кг - і,7. Таким чином, неодніршннп рояіюшл Бі по зразку оказу- суп<-рип мічіиі на процеси розсіювання. Зменшення загального параметру анізотропії свідчать про зниження анізотропії гальваномагнітних р-и?ктів прн введенні Еге Ое. '

МОЖЛИВІСТЬ УСПІШНОГО використання І30Т рогшої О те MUpe.4lir.70pa на основі Єє-Бі, стабільного до вплину раліацн. стимуле- розробку способів шявшення раліапіпної стійкості електричнії/ характерне пік чаїеріалу.

Суть запропонованого способу гілляга- у тому, іцо олночатно з опроміненням електронами чи )-квантами Ст. _73іх нагремть ло температур СІГО-050 К. Виконання вказаного режиму приводить ло 0Сгї5оїїїїл рзліяіїїЯпїіх лй'ітїктів якіїйтомї'огп типу Г, , 1^ Тм Е1”. В результаті високотемпературного опромінення кпннерсії прпрілності не спостерігаються, ЩО різко РІЗНИТЬСЯ ПІД 0П)1.1МІНЄЦ-ня прн кімнат нія темпера гум. Змінення ьпушнну. хапаю ермстнк Се^Бі.. (питомого опору, рухливості і концентрації і«*<ір гіручуі прн температурі опромінення 000-050 К не перетину^ Гг.. пю впио-гша' технічним вимогам, ям ставляїься ло г-іаСи>ім«-с.л р-і»-,. і>ч>ч-нн/ параметрів тен0орезнсто]ив

1 ВЬйліпіия Зі и Ск приводить до анплиння анізотропії и.іем -ти і гш.ьаиомпгштних влшлнткле». Іаоенергеїнчнин е«ш-

оііщ отг>с більше імоіропннм.

П Псіановдеио, що основну рот. ь Формуванні електрофізичних їа маїніїши віаі.тіійоі іеп Єє5\ гра^ неоііноріашт рочтшы Бі |( івеоіому рибчині. ЯКИЙ приводні Ь ЛО зменшення Р)ХііШ>(іСТі НьСІІІІ с:інуну. абимиеннш магнітоопру. втпікненіт додаткової парамаїтш-ноі складової магнітної снрінінят аіьи.'іі. эбшьшоннм гіараМглру

<ІШМ'ЦКіПіІ рО.'іСі|иВ<ІННЯ .

З Показано. що температурна залежного холловгвкої рухливпс-

іі в температурному (інтервалі 1П0-300 К описуйп.ся в дііФуушному наотнженні. Гепмеїричннн розмір неоднорідності абин.іііуі гьг.я а роп ом концентрації Зі н 6е-5і. '

4. Встановлено, що для опромінених твердих розчини* Сг-5і /а-

рсік'іьрно уїворенна трьох типів раланнініг/: акцепторів. Покатит,

ио енергетичне станоьнше радіаційних акцепторів залежнії. ні і складу 'Сі^ Зі.■ ОЛгоьорічиїті.ся можливі моделі раліаіііПніг/ аміен-

ТОрІВ. - .

5, Встановлено, що процес; компенсації провідності міііікііі.г -ївся радіаційними акцепторами

г, Показано, що опромінення компенсуй ВИЛИВ ВИУГЗНИХ НЄО/Ніп-рілностей твердою розчину вЕ-Зі. .

7. Показана можливість використання <5г-5і як ізотропною ієн зорезистора, стабільно пращчючого в умовах ьплііьу іадіаунчопі ви промшення 7а високих температур.

Основний зміст дисертації опубліковано в роОшн.-:.

1. Ша/.овцова С.ІЇ. , ІЯварц М.М, .Белокурова П.П, ,/ан^у Л.М <ли компеноашш проводимости облученных твердих рапноров Сг Г-і // УФЖ - 1980,- ЗО, в. 4,- С.Г36П-5вГ>, .

З. Иаховцов П. И, . ІПаховцова С.И, , Шварц М.Н., Ипішар П II

вец И, И. Потввжчйиті, ноонтелеп тока в' тверлых растві/[му (її 1_,Зі,, // ФТП - 1989. - ЯЗ. в, 1.- С. 45-51. .

3. Шендеровский В. А. . Велокурова II, II. , Романовский П. Р, .Пмопв П.М. .

ІЗ

Шаховцова С. И, . Шаарц М М, Магнитная воспрним-швосї ь твердих растворов бє^а,,. /' Известия АН СССР, сер. “Неорганические материалы" - 1939. - 25. в. 11,- С. 1771-1774.

4. Белокурова И.Н. , Третяк 0. В. . Шаховцова С. И. . Шварц М. М. . Шма тов А.’А. Емкостная спектроскопии глубоких у ровнее облученных твердых растворов германий-креминй. // ФТГІ - 1903,- 23, ь, 10. -С, 1869-1673.

0. Шаховцова С. И. . Шварц М. И. .Белокурова И.Н. Выбор нарамитров материала для создания тенэореэнсгора на основе сплава германни-кремнни./7 Электронная техннка-1993. - в,3а49)-3<150). -С, 57-01.

6, Шаховиова СИ., Шварц М. И. .Белокурова И. Н. .Хавжу Д. М. Некоторые свойства облученных твердих растворов Єьі-Бі. /ЛІреирннг N5. ИФ ЛИ '/ССР. К. - 1034,- 47с.

7.ДеЯбук В. Г. , Курек И. Г.. Мельничук С, В.. Шаховцова С. И. . Шенде-

роьскнй В. А. . Цмоць В.Ы. , Белокурова И. Н. , Романовский Б. Р. . Шварц Н.М. Закон дисперсии н магнитная восприимчивое;ь твердих растворов // Препринт №3. ИФ АН УССР. К. - 1986,- 17с.

в.Шаховцов В.И. .Шаховцова С.И. , Шварц М. М. .Белокурова И.Н. Способ обработки тензорезнсторов на основе твердих растворов германий-кремния. // Авторское свидетельство N4115313. Зарегестрировано в Госреестре изобретений СССР 15. 09.1988.

0.Шаховцова С.И. , Шварц Н.М. .Белокурова И.Н. Дефектообразованне в сплавах германий-кремний при различных режимах облучения. //На-учно-техніческнй сборник ‘Радиационные процессы в микроэлектронике”. 1ЛГГИ ''Поиск". - И. - 1993. .

10. Шаховцова С. И. , Шварц М. М. . Белокурова (1. К. , Хавжу Л.М. Влияние одноосной деформации на положенно уровней радиационных акцепторов в твердых растворах Єг-Бі. //Тезисы докладов VI коордіша-иконного совещания по наследованию н применению сплавов крем-ннп-германий. - Тбилиси- 1936,- С. 101.

11 Л .етяк 0. В, , Шаховцова С. 11. , Шварц И М. . Шматов А, А. Процессы дефектообразовання в барьерах 'їїотгки на твердых растворах Сг,_.2і.. //Тезисы докладов XII Всесок^ной конференции по фнаи-ке полупроводников, -г Киев - 1990. - ч,2 - С. 224.

12.Шаховцова С.И. .Шварц Н. М. , Белокурова И.Н. -Материал для создания радиационно-стойкого тензорезистора. /Лезнсм докладов Международной конференции по радиационному материаловедению, -Алушта - 1330* - ч.З - С.4В.

13. Белокурова И II , Шаховцова С, И. , Вікарц Н-М. Радиационные н тер-

чозакапочнир днФектн в твврлих растворах герчаннп-кремннй. // Тезисы докладов VIII кооряннацнонноого совещания по нссле-поваиию и прнменешт тверпмх растворов кремния-гермаинп.- Ташкент- 1931, - С Г,б.

14. Шаховиова С, И. , Шварц М.М, Дєфвктн п твердых раствора* герма-нип-кр^мннп, // Теянсн докладов I Национальной консервними по Физике лотупроволннков. - Санкт-Петербург - 1993, -С, 138.

15, Sb.*bov і n,civ a SI,, Shvart,s M.M. ТТч* defects in -Si alloys.

//Сборник трупов I Национальной конференции по Финике полупроводников. - Санкт-Петербург - 1993.