Дефектообразование в кремнии, легированном элементами IV группы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Р V Ь им

-2 ВИВ 1395

НАЩОНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НОТИШ Ф13ИКИ

На правах рукопксу

ЯШНЙК В1КХОР 1ВАНОВИЧ

ДЕФЕКТОУТВОРЕННН В КРЕМНИ, ЛЕГОВАНОМУ ЕЛЕМЕНТАМИ ГУ ГРУШ

01.04.07 - ф1зикз твердого т!ла

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття вченаго стугоня кандидата ф1зико-матаматичних наук

Ки1в - 1994

Робота викована в 1нстигут1 ф!зики HAH Укра1ни

Пауков! KapiBHiirai: доктор ф1зико-математичних наук

професор Шаховцрв B.I.

кандидат ф1зюсо-математичних наук Х1рунанко Л.1.

Оф1ц1ан1 опоненти: доктор ф1зико-математичних наук

професор Kia A.C.

доктор ф1зизсо - математичниг наук Бловськл! Z.B.

Пров1два орган1зац1я: 1нститут вап1пров1дник!в HAH Укра1ни

Захмст в!др5удаться * ___ " _ 1934р. о _

годин! ва аас!дзнн1 Сгац1ал1зовайо1 Ради К 016.04.01 при iHcmyri ф1зики HAH УкраНяи за адресов: 252650, Ки1в - 28, проспект На:тш,46.

3 дисвртац1ею ноша ознайоиитись в б1бл1отвц! Иституту ф!зики HAH УкраЮТ.

В1дгуки ва автореферат у даох прим!рникат, зав1рен! печаткою, лроханвя надсилати на вказану адресу на 1м'я вчоного секретаря.

Автореферат роз!сдано "_"__ 1894р.

Вчаний секретер сшц1ад1аоваЕо1 ради

Пржонська О.В.

ЗАГАЛЬКА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ.

Актуадьа1сть теми. В;штоння прсцэо1н утворэняя та взвс-иод11 дэфзкт1в як ростового походеоння, так i вяникзших в результат! р1зкоиан1тниг обрсйок (тери1чва, рад1гц1йка та 1л.) е одиоп з аз2б!лш акгуалънкх проЛлэ* ф1зкхя твердого т1да. BstptoHHH цих петаинь ваяшав як з aayxosol, так i прккладно1 точок зору. оск1яькн яз8важяшюа1 властаност! яз-п1впров1даикових г^тию uia i* тг*гтгс~

складу.

Остани!» часом зиачяо apio toepec да .зэгування aanla-пров!даик1а 1зовзлвятяиии да*1вхз«и (1ВД). Пвв'язаяв де s тюк, iqo так! дом1вхи« являптксь, як правило, влвкгричяо па-CSSBJMX, ксгяуть суттсво нпливлт* яа стая ввсам&ю точкових дафвхт1в кркстзду та процэск дафвктЕо-дон1яхово1 взэсуодИ при рзд1ацШпа та твря1чякх odpoöicax. Тин еаюш в1даркаа-яться Host мсжлиэосП для викормстаяая такого лвгувзаяя як одзого а котод1в кврування влаетюостяш вап1вщх»1даикових ■зтэр1ал1в.

Нэзвгжзючи на значку к!яыс1оть проведших досл1да»нь, да татар йзнього часу кодзстатяъо вхвчвяЛ прсцэсм дрфзктпс-дам1посово1 нзаогодИ в Si s IBA, кшз IBS на тврм1чна, рэ-д1ац12ня дэфвхтоутворзжя та npotyxrn трзнсформлц! 1 точкопих рад1ац1йзмх да$вхт1а (РД) в Si. Так сгоствр1гаиться 1стотя1 poaúixHocri в отряшшж имириши шш дата, по приво-дкгь да ввцднозначного. • 1иод1 iipuiвлажного, трахтуззяня npoqeClB, я*1 в1д0ув8пться в Н5твр1ал1 При В1ЛЮВ1ДВИХ об-робклх (терм1чнпс, рад1ацШих та is. ). В снят цього нэоб-х!дким е проведения поддлъют дося1дюяь s давому изпрлмх н-э основ! гнзл1эу пошродв1х етврааюнтиыоа реаультзПв.

- 1 -

Мета роРоти. Основною кетою дано1 робота було виотэння вплину 1ВД на щюцэси терм1чного, рад1ацШюго дэфэктоутво-рення та м1вдо«1йково1 взаекодИ в кремнИ.

В рамках гостаалвво1 задач! наоОИдяо Суло: 1 .Провести досл1даення вшшву ВДД ва оптичв1, енвргетичн!, елвктричи! та мехаа1чн1 параиетри кре*н1я.

2.Дрсл1дкш особливост! тер»1чного дзфзетоутворання в крис-талах крекн1ю, в&юговааих та легованкх 1ВД гврмав1я.

3.Досл1даги валив 1ВД гермая1я на процаси рад1ац1Яного де-фектоутворення в крекни. '

4.йивчити процэси травсформац11 РД при ?1ддал1 крвкн1я та крв»ш1я. лвгованого германЛсм.

Наукова новизна. В дисвртац12н1Я роОот! вшрше отрда*ан1 так! освова1 результата:

- Показано, що неодаор!дае розширеняя л 1л 18 поглинаяня воднепод1бних цэитг 1а в креинИ, лвговавоку 1зовадэнто«и дом1акаии| обуновлене вивикввввям пружних пол!в 1з-аа но-аЛжвост! ковагвнтних рад1ус1в атом!в матриц1 та 1ВД;

- Виявлвно ряд нових тш11а термодонорких (ТД) цвнтр!в в Б1, двгованому Се. 1дентиф1кован1 л1в11, що належать цим центра* у ваЯливвни! теорИ вфеюттна! наси. Пояснено п1даи-цввня терма стай 1дьност1 при лвгуванн1 Лого гврмав1см;

- Запроповоааво вюсористанвя 1зотоп!чво аЗагаченаго 74Се та 7аСе як модельного иатвр1ала для вивчання природа та електронно1 структури дефокПв у природному Се. Отримана тонка структура стнтр1в ЕПР рад1ацШих дефекПв (Т2- та А-цэнтр1в) г '^ое;

- Виявлшо, щр. шзалвжно в1д темшраггури опро*1нвннк догувзння Б1 гориаа1£м приводит» до знинвння ефективност1 введеяня основных вториннхх РД. Проведено теореппниа роз- 2 -

глад можливих рэакц!й в грипущвнн!, що атаки горман!я е цон-трами ан1г1ляц11 шрвиинюс РД:

- Виявлэн! три типи возих деф8ет1в, mí винихопть при atsnajti опрок1нэного Sx (Si-Ce). Показано, в» до Ii складу входить ваквяс1я та кисень. Визначан1 онаргИ аитхвац11 выпалу.

На ззхжгг виносяться язстути! полоизшш.

Модэль працэсз знкження ефзхтианост1 утвореккя твртодо-HoplB a Si, лвгпваноку гвисэя1««.

Tíc.¡: iüisB-^eHHR rî^piuil »TOpsssKZ РД в Si, лловаао-пу горхзв!ем, у цринущвзн!, во атсми Се дЮТъ як цзнгтя ан1-rlOTîil кокпоеэвт пэр врэнкэля ксз&азхно в!д теигоратуря onpoMisasHft.

Вихоргстання 1зотоп1чво эйягачшшх нонокрйстад1в Се як модельних od* скг1я для вжчанвя двфшсг1в в кристаггх з природа« 1гот0ши» складов.

1сауазння eosís -rania кнсшвм1щу»<важ дзфект!а, як! ви-нигсапть вкасяАдак трзво&зриацИ РД при в!даал1 Si (Si-Ge).

Псактачна цшн1сть робота.

Ряд науксвих результата, отринанюс в дасортац1!й1А ро-öoTi, щодо кр0кн1к, лэгованого 1ВД, вккоржгггя! аз ЗТИК (я.Зашрмжя) та ВО Тамз" (а.3зшр!жкя), щр гйдавврцщуеться актом впрозадаоняя. а такт* яозуть Суга застосовак! пря роз-pccîui кавих тахногоПтаих процэс1в в ухсвах cepiâHoro вироб-кицгва аап1впров1даикових прилад1в дня Шдещэння терм1чво1 та рад1ацШо! cTiteccTi крема!* та зб1лы»иня вЛдеотку ви-ходу првдзтннх пркхад!в та ÏHO на Шдаркемствэх м1кроолакт-ронно! гадуз1.

Внасок автора. Bei досл1двэвня, результата яких викда-дея! в данха poöoTi, виконак1 при безпосервда1® участ! звто-

- 3 -

ра в плануванн1 та постанови! ексгорименту, в експериман-тальних вш!рох, в обробц! результатов та Их обговоренн1.

Ochóbbí методики досл1дшнь. Для проведения комитенте доалэдкэнь дуло використано ряд експарикентальша метод1в, у тому числ±:

- 14 Фур'е-сгоктроскопХя високо! розд1аьво1 здатност!;

- елвктронниа парамагн1тний резонанс;

- вин!ри ефакту Хода та питомого елвкхричного опору;

- оптитна едактронна м1кроскоп1я.

Б1льш1сть заотосованих методик иали високий ступ1вь авггоматизацИ ексдарикенту. обробка отриманих ексторимев-тальних даних виконувалась за допомого» ЕОМ.

üocTQBiPaicTb отриианих результатов аабезгючуеться ви-користанвям добре алробоваиих вкспэрииентальвих пето дик, в 1дгворювааlera результатíb i п!дгвврдауеться зб1жн1отю окреадх результат1в в результатами !вшх автор!в.

Апгюбаш я робота. Uarspiam дасвргад11 докладалиаь ва ваукових сем1вграх 1нстетута ф!вики НАВ Укра1яи, Рвсцубл1-канських <юм1варах в рад1ац1*во1 ф1аики твердого т1ла (Ки1в, 1886-1891р.), Вс&ссшвкх oettlBspsx 8 рад1ац0Ано1 ф!зики та технологи жап!впроа1дав£1в 18овооиб1рськ, 188б-1888р.), М1жварода1А кояОарвщИ ю дэфактаи в я»п1впрпв1.тргаках а Будапешт! (Вовгр1я, lBSSp.), ВсесошяШ хояфараацИ а ф1зико-х1х1чнкх основ jBZTBSsan кяпИшртИдаитвих «arepiaxia (Мое-ква, 1888, 1880р.), ШвиародИ! коЕфврвзЩ! по рад!ац12воиу матар!алознааотву в JUgari (OGGP, 1В90р.), Г и1жг&*уаваагцг сеи1нар! "Цройаэма стаоракая вийипрпв1дашгятг щвиадаа, 10 та PEA на ix oobosí, cTifimtx да шшоу 80вв1вн1х фактор1в" (Пвтроаавадоыс, 1881р.), I НацЮз&хья14 ковфврвнц!! ш дефектам в иап1впров!дюс(82 (О.-Петербург, 1882р.), Ы1шарод-

- ♦ -

нгй конфортнлИ по тзорП нап1впров1даик1в в Одас! (Украина, 1094р.) та !н. _ - ------

Луб.тшгцтЛ. Рвзультзта дксоргзцИ спу3.я1козэн1 в 11 друкованих роОотах.

Структура дисвртзц11. Дксзртац1я сххадасться 1з встуцу, шости глаз, втаяовк!в 1 «иску щгггдзпзо! д!тчратури.

Дкссртац1я м!стеть 101 сторхзку тексту. 3 таблиц!, -17 малшк1в та 211 б!бл!ограф1та1их нзаиэнувзнь.

СтгеслиЗ ач1ст робота.

У вступ! приведена загзльаэ ааргэтэристаш робота, об-грунтована акгуальн!сть теми, сфор??ульсвая! кета робота, основа! результата та шлсшння, ер вязосяться йз захяст.

В гаретл т\язн1 гг^-здег.« огляд дПяратурнах даиих, от-ркыазюгх прг зквчвитп ыизэу 1зовэлшгеасго лзгуззгшя на онар-тотичку структуру, £ штгачн! алзстааост1

кристз.ахз крзягШ, та на прорех* терй1чкаго 1 рад!зц1йяого дефектоутзорэзия. Особлива увзга щз*д!лясгься розгляду ярэк-нхя^ лйгезаяого 1ПД гер;э<:1я.

В дсут!Я глав! загадано опко ррад1дассних грззк1в тз ззстосовзних екстаркковтальних иэтодкк.

Для дегийдконь вгюрястеаув&шеь вгродан! «атодок Чех-ральськаго ионокристал!чн! сразяи п- 1 р-типу креня!ю тз крзш!в, лзгевакого гердан1ея та оловом. Конц0нтрац1я Се тз 5п окладала З-Ю^+З-Ю20 ет-3 та 3.1018ч-2-1С319 см-3, в1дго-вхдао. Вя!ст кисею та вуглоцп а крястэлах емнтвався в пастушке нэках: Н0 « (2+9). 1017 см"3, Нс « (1^2).1018 см"3.

Опрсмхяэшш кристалхв провпдаигося елэзегронами з ензр-г!ею 3 МеВ та 1нтахральним потоком теплових найтрон1в до

- Б -

5.10Ю см"2.

Третя глава приевячена вивчвнвю впливу !зоваявнтних до-м!шок Бп та Се на нап1вшф/ну та форму сиуг поглинання вод-неподКЗних цэнтр!з (ВПЦ) фосфору 1 Сору в кремнИ, а також ва деяк1 властивост! кремн1я, так1 як ширина заборонено! зови, рухом!сть веосновних ноа!!в струму, штомиа елэкгричний оп!р та 1нш!. ^

Показано, щр при лвгуванн! кремн!ю 1ВД мае м1сцэ неод-нор1дае роипирення смут поглинання ВПЦ, обумоалене виниквен-вям внутр1лш1х деформац1£них пол1а !з-за ввгб1жност! ковала втних рад!ус!в атом1в матриц! Б! та 1ВД.. Виявлэно, що величина нводаор!дного роааирення смут ВПЦ в кремн!! зростае з! вбишшнвям ковалвнтного рад1усу атом!в ХВД при 1х р1вних концэЕтрац!ях. Для валеиност! напНиаирияи смут поглинання ВПЦ в!д концвнтрац!! 1ВД дасигь добре викояусться сп!вв!дао-шення:

Н- /Н.|А| , (1)

да N - концвнтрац!я дефекг!в, як! стваршгь дзфармзцШ! на-пруги, А - даформац1£ви& заряд щх дефект 1в.

В результат! сп1вставлвння дэформац!Шшх заряд1в 1ВД, основних технолог!чних дом!шок - кисню ! вуглвцр, та 1х в!д-пов1дних концвнтрацЛв робиться висвовох, цо щи КСв > 1019 см-3 та Н^МО18 см-3 величина пруаних пол!в, як! ство-ршться в Чохральоьхому Б!, даговавому ХВД, шганачаеться го-ловним чином дрм1вками Се та Бп.

Показано, цо локальн! налруги, як! виникаетъ при вводе нв1 атом1а 1ВД в. гратку, мащуть приводит до ам1ни раду Ф1зичних характеристик кремн 1в. Так для 8!, лэгованого германии, виявлвва сингулярн1сть повед!нхи валвжност! пирини азбировоцо1 вони 8! в1д конрзнтрацИ Се в облает! Н^-

- б -

0.17 ат*.

При лэгуванн1 герман1ем, починапчи з конлэнтрац1й вппз^г за Б-10 d аи , спостер!гаеться змевьяояня рухливост1 косИл струну в Si, що п1дтйервкуе ксроткпдЮчнй потвщ1ад 1ВД i, в1дав1дао, свцпигь îïpo мал!сть потвнц1алу розс1шання 1ЕД. при дСе> 5'1018 см"3 спастер1гаеться тастушш зошзрчп м1крстшзрдост1 крзин1п з!д 1300 (Si) до 1240 кг/им2. ïljra N^ilQ20 см-3 сппстер1гаеться випад1нвя другоI Саги а аяа-ЧЙНЙИЖ ¥iKprm«pim<rrî «<9st3 пгс Ca.

Цзй вксаовок п1дгвердауеться такса алвкхронно - м1хроскоп1ч-пики досл1даонняш.

KpiM того, вияагзно значке вЛдаищэння однор1даост! роз-под!лу питомого елэктроошру по д1аиэтру та даваога1 зливху при лэгуванн1 Si герман1ем.

В чзтзерт1й гл.3 в i роаглядашъся тцящск тарпчнгд-с ;э-•фектоутворвння в Si та вгшшу на нжс jsryaaazfl германíem. Виконувзлись доолзджвння сшкгр1в 14 таглаяатш кристаИв Si та Si-Ge, як i поддавались тврмос^робц! при Т - 450°С в!д 1 до 60 годка. Вивчзвсл нулъсвий ззрядовиЯ стан дев1 яти тип1в нкзькотвмтаратурних термодонор1з (ТД1-ТД0), яккЗ проявляемся в с га гетрах 14 поглинання э облает! 52CWS8Û см-1. В рз -зультат1 провадвиих дасл1.пак9нь чиявлзн1- д»яя! ocoüükeoctí emicrpiB поглинання ТД iratrrpin як в Si, так 1 в Si, -отгоаз-ному Се.

При вивченн1 сдактр1в поглинання ТД в крона!! виявлзнс розщэплення на дв! комгюшэнти смут поглинання, як! з1дпов1-дапть шроходам 1з 2р+ та, для дояких ТД цэятр1з, пере so-дам 1з -» Зр+. Величина розщэшэння зм1шеться взд 0.5 см 1 для ТД1 до 1.5 см-1 для ТД6, щр св1дшггь про зм!ну взаемодх! з оточуючоп гряткою при зб1лыввнн1 номеру ТД. Одночасно

- 7 -

сшстер1гялась нвсю»етричя1сть як розцэпяэних смуг. так 1 смут, що в1дров1дэпть гаэрвходак ls -* 2р0 для ставу ТДр. Проведения мяшинниа авад1а сиуг погашения дав гмогу ввдхлити 1х трьохкомгкшевтну структуру. Аналог1чяа трипдетна структура отршина i дм смут поглинання, як! в1дпов1даоть переходах la - 2j± ставу ТД*'.

Водомо, по в кремни для ВИЦ внасл1док долин-ороггально1 взвсмодИ освоваиЖ ls-став розкэшвосться ва син-ГДВТ <Aj), триплет (Т2) та дуйлш (Е). Врзховуючи. цо низъкотемшратурн1 ТД с reaic (вадав )гшд1йними центрами для них ва рахунох дадш-ор01тааьвя1 вааемодИ таком повинно споствр1гаткся роащвплвкня основного стану ва ш1сть п1др1а-в1в. Осх1лыш взасмод1я з долинами вони пров1даосП двя 1Д а Si нзСагато славк1ва, н!ж для 1нша цвнтр1в, цо олисуотъся в BadJUúaeHBi Teopil ефехгивво1 маем, то, напевна, i величина розтэплвння р1вн1в la для во1х тип1в ТД таком Суда нзбагато v,ouaa, hím, напркклад, для фосфора в xpenail. У зв'язку а цкм зройаено врсвовок, що вияалэна нами трикдоияентва структура смут пог.шнаввя ТД обуховлена розщвпдэнням основного ставу на Aj, Tg i Е внасл1дох долин-орб Сально 1 вааемодИ.

При ,црсл1даанв1 спвктр1в 14 поглииавня ТД центрíb в Si, лвгованому гвриан1ем в облаат1 хонцэнтрацха N^- 3-lQla + 2-1Q20 см-3, виявлвно, цр вигляд спектру поглинання нкзько-твмгвратурних ТД в Si-Ge суттсво валвяаггь в1д концантрадИ 1«рмвн1я. Так при п1двяценн1 конце нтрац11 герман1я ОУши, вш Ь'Ю18 см"3, спостер1гасгъся поступовв амеяшввия 1нтен-сишост! смуг поглинання ТД, харахторяих для налоговая ого Si, г.ри одеочасному dina пов1лыижу ьЗДлшеяв! íhtbhcmbboc-Т8» ззааво вшшкавчих смуг, цо осо&люо ясхрвво прояаляетъея и üáxzzii паглшшвк. ар в1дпов1дас цыпрам ТДЗ, ТД4 та ТД7.

- 8 -

При NGe- 2.6'101S см"3 виявлэно аЛлы&нгня ти.ащ! п!д смугзми поглинання, як! в!дпов!дзсть ТДо та ТД4, в Si-Ge пряЗлизао в 1.5 рази пор1вняво з Sí, тая п1длягаз знзлог1чн1й тарясоб-робц!. Поява в спектрах нових смут поглинання та misa плои1 п!д смутами давтк аокливКяъ припустили !сяувзння в дрсл!д-жувзних крксталах Si-Ge нових -ranis ТД цэнтр!а пгр1внято s Eojsroaamw Si. Биссристовуичи розрзхуаси, виконан! у я ьЛ отмени! Teopii ефекпсзно! масиг «уте iwsTrÇi^tj. .^.-¿йьа&а-в» три групя ctíjг hkí не ccccTspir?.--; -': panlra i

налэжзть р1зяим ютам ТД.

При п1даигэкн! концэнтрап!! гврмзн1я nr. над 3-1019 с«"3 мае м!сцэ гарекритгя смут поглинання, шр паревкодкае с посте-pixagso смут, ях! налэжзть р!зник пеитрза. В той «3 час значно зуашауеться сумарна кондантрац1я ТД пср!ввяно a гел-э-гоззнии Si. Яря \/> 2-1020 см"3 сгахтр поглинання перетзо-раеться в czpcKi базетрукгурн! смути при одаочаскому р!зкому спад! ix !ктбнсквност!. Тсбто в кригталзх Si-G® при aätxb-sgshí ксЕцэнтрзцИ Ge, з одного боку, ЗЕйжусться офазстив-HicTb введения ТД, харзнторних дяя чистого 3!, !, з другого беку, 61ЛЫ2 ТЮВ1ЛЬНО утвсрспться EOBl ТД ПЗ!ЩМ <яоз1 ззрод-ки). КонкуронЩя цкх даах процэс!в, яапввяв, 1 приведут, да П1ДВИ23ВЗЗЯ терм!чно! ст12хсст1 zpesBi«. Вшса гормак!я вз процэси утворонпя ТД Q3îTXpiB в Si мми бути обукевлонка ко-рвльованиж ровдадЛло* arroMia гврмая1ю та хисня - кясень роз-ташовусться в kícvtí роатягнвння грзткя ! мае м1сцв азаемва комтансац!я дэформаШаних заряд!» Се та 0.

Вивчався такоа вшив лэгузання гвраан!£м ял ефекткв-BlCTb утворэння так званих и!лких тешодонар!в (МТД), яч1 утпг.яжггься на шгелкоаих стад1ях тврмообребки (да 2 годия) при I - 45Ö°C i проявляться в 00ЛЗСТ1 14 погляз -ЯН9 2BQ -

- 9 -

220 ом"1. Показано, щр в кристалах Si-Ce з концэнтрац!ею repuaalB - 2 • 10го см-3 смути поглинанвя МТД суттево слабк!ш! ш 1ятенсивност1 эЯо » зовс1м в!дсугн1 порхвняно в нелегованим S1. Цз св!дчить на користь того, щр лвгування Si герман1ем приводить до знидоння ефакпзвност! введения МТД, як! утворюютьоя на початкових стад1ях термообробки.

В п'яПй глав! вивчаються процаси рад!ац!®ного дефвнто-утворення в крэмнИ, германИ та в кремнП, дэгованому гер-ман1ем.

Природа та елэктронна структура дефект!в в природному п" ягги1зотопному Ge ыайт ве досЛдкен! ввасл1док напрадатно-ст1 реаонансвих методик 14 поглинаиня та ЕПР для 1х вивчен-вя. Дю досл1даавня npoqaoia рад1ац1йвого дзфектоутворання в природному Ge еапрогоноваво використзоня 1зотоя!чно збагача-ного Се як модального матэр1алу. При цьоку спочатку досл!д-аэао вплив !зотол!чного заменил (74Се та 7бСе) ва коливн1 (фононв!) стаетри Се, оск!хыш основа! РД проявляться саме в uifi odzacTl спектру. Внявлопо есув кояб!нац1Яних частот в низысоэнергетачну область. Розрахован! зм1ни енврг!4 фоион1в при 1зотоп1чна*у замени! та проведано сШвставдання в отриманими енспвримэнтальшши результатами.

Для !вотоп!чно абагачвнаго ояром1яеного елветро-

наул, отримвнэ тонга структура сшктр1в ЕПР рад!ац!£нкх де-фекг!в (близько 23 л!н11). Конплоксн1 досл!дазння cœirrpiB ЕПР та 14 поглинаиня дали кожлга1сть ввд1тати смути ЕПР, як! в1дпов!дахггь A- i ?2-цэнтрам a Ge. Проведен! розрахунки £-факгор1в.

В робот! проведено доел! двалн я впливу р!вня лагування та температуря апром!наш1я ва процэси рзд1ацШого дефакто-утворення в кристалах Si-Ge.

- 10 -

Особливкй íH-repec представляли досл1даання ефееттаност! бвддзння рад1ац1йкм: дефектов в кристалзх Si-Се. спромгавша при IílGCK. При таких температурах атснк Се офеетивао захоп-леотъ вакансИ V з утиорэнням терм1чяо стабильною комплексу GeV, !снуванвя якого можа суттево впливати ва прошей де-фвктно-демнаково! взаемодИ в Si, В робот i вивчалкс1 тт..три поглинання в облает i 835 (А-цвнтри) та 5555 (Vg) см-1. Сл1д "l^iinrn:. езда! ¿¡¿¡¿лхнаыая ьиьь ем-1 п у*гт<гг ггг

реяютшт я!доов!дае два дефекта - Vg та Vgl. Центр Vgl в!д-палосться при Т>140К i в!дпов!дао при ц1й температур! оц!яю-еться 1х концентрац!я.

Показано, ню для кристал!в Si-Ge, опром1нених при TilООК, майже водсутн! А-цэнтри, а концэнтраЩя (Vg + Vgl) ко шла, н!ж для нелегованого Si, тобто основна ча стана вакан-с!й витрачаеться на уторення komiubkcíb GeV. При 1зохронному Bijgria^i цэптр!в GeV до 280К спаствр1гаеться поступовв об!ль-квпня концзнтрацИ Л-цзктр1в i деяке п1двишэнвя вм1сту Vg, ajs к!нцэва Х1чгрнтрац1я дефектов виявилзсь аначно нижчою, hí»1 у специально нелвговаяому Si. Знюкеяня вфективност1 ьвв-дання вториннкх РД спостор1галося ранша i в кристалах, оп-ром!нених при Т-300К, що пояснпвалось в рамках модел!, зг!дно яка! атоми Ge е цэатрами ан1гыяц1! первинаих РД. Аналог1чне припуприня було пркйшгга i для" уиов даного вкеш-рименту.

В такому припущанн! в робот i теоретично описав! ефвк-

тивяоет! введения вторинних РД, ях! сгоствр±гаються на бксшримент1.

Враховуючи ochobhí рэакцИ при кизькотемпературзоау опром 1н8нн 1 криотал!в Si-Ge

• а) е » I, V, Vg ; Д) Vg + I ■» Vgl ;

- 11 -

б) Се + V «=> (Ce-V) ; e) V2 + I «> V ; <2>

в) (Ce-V) + I » Се ; ж) V + О » А ;

г) V + .7 • V2 ; з) А + I » 0 ;

була складэна в1дпов1дка система к1нетичних р!внянь, яка була BzpineHa в квзз1стафонарному нзблккенн! (äNy/dt- dNj/flt» - dIiG/dt » О) з врахуванням прилуарнь, в1дпсв1дапяих ексда-рихентадьним .дзчхм :

Nc NC « •

XciV'i » — *cevsce% » —; *cevNce% » *vyNv :

<3)

тс tG

ХСеуЗД » *Ov¥V XGINCNI » XAIW X1 » XVgl

да К - кокцэнтртц!« в!даов1даого дефекта, - 2мов1рност1 реакцг2 к!ж частками 1 та J, т - час явггтн в1дога1даого дефекта, та Ag - швдщгаст1 утворенЕя горвянних РД I, V i 7g, С - цэнтр сеV.

Oipsaasi наступи! аалвжнодт! еОакПвностаа введения А-цантр1в та д!вакаас12 в!д HCQ в xpicrasax Si-Ge:

N0 1

2 H *AI xGeV KGe

<4)

1 • •*? *W J

" 2 4 *v2l + 2 h \ \l *CeV ' ~»cü

"^gl *W 1

2 2 ^GeV ^e

Врахоаухни, cp зПдно а вкспэримвятальними данини оставят дефектом при шзькотекрвратур аду опром!нвнн! е центр Vgl, була побудована залажн1сть 1х концчктрзцИ а1д КСе. Одержано досигь добре погодеання вксгоркуэнтальних да них з

- 12 -

отриманою залежн!стх>. Цэ св1дчйгь на користь модел!, зг!дао яко! атоки Се при опром'ненн!с центрами anírijumii пврвин-ш РД.

В робот i проведано досл1дааяня ефектавност! введения А-та У2-Ц0нтр1в для кр1стал1в Si-Ge, опром1нених при T-30QK. Вивчались монокристалл р-типу з 2'1018 + 4• 10го см*3. Показано, що для даних умов опром1нення Яд- 1/NGe, a

1 !!з ccncai ünzüzs&a. екепврюшчтяm&s

Hi залзгзсст1 концентрации А- та 7г-цэнтр1в в1д NCe, як1

дрбрз узгодкуються з теоретичними розрахунхахи.

Таким чином, проведан! досл1ц»еиня показали, що, незэ-лажно з1д умов опром1неяня, процзс знижання ефективност! введения дефект 1в як вахансШюто, так i м!жвузлового типу задов1льво пояснюеться в припущанн!, що атоми Се е центрами ая1г1ляци горвинних РД в Si.

Еоста глава приевячена вивченшо впяиву дом1кки Ge на процэси трансформацИ точкових РД при в1дпал1 кристал!в Si, опром!нених ела странами флгвнеом О > 5-Ю17 см"2.

При д0сл1д!сэннi в1дпалу дивакансШ в кристалах Si-Ce, опром!вених елэктронами, виявлено п1дяшдння 1х терм!чно1 стаб1львост1 пор!внйно з ввлэгованим Si. Ефект пояснюстъся э точки зору пэдвищоння енаргИ зв'язку Vg-дантра в полях пружних деформзц!А, як i вкникають при логу ванн i Si гегма-bícm. Проведенэ _оц1нка величини г!дростатичного тиску Р взв-коло У2-1дантра. При NCo« 2» 10^° см-3 Р - 4-Ш4 Н/см2, що вхдпсв1дас 36i.ibotiHHn eaepril акгивацИ в1дпалу дивакэнс1А ва О.09 еВ.

При в1дпал! опром1веного ел^ктронзми Si виявлзна складна структура в облает! потливань я А-цэнтрами, а саме спосте-р1гаетъся вЮТпдвная приализно 10 компонент в!д ochobhoI

- 13 -

смугк А-цэнтрз при температурах в1дпаду 290 ♦ 370К.

Виявлэно, що лэгувавня Б! гврманОем да концентрац1Я

10го см-3 приводить до суттевого знкгання томгорэтури по яви

структура в облает! А-цэнтра - приблизно на 80°О тз даякого

терерозподОлу Овтенсивностей компонент. Ярсблено припушэнЕЯ,

ко мвхзнОзм утворення нових цзнтрОв в значн1Я мОрз визнача-

еп-сп взявнОстю пружних пол!в в кристалах. ЦэЯ висновок п!д-

эвердаено .три вивченн! Б1, опром!нэяого тепловими нейтронами "7 ?

флоенсом <5 % 5-Ю Н'см, коли, як в!домо, утворгатъся облает! розупарядкування. як! приводить до значних полОв пруж-н!х деформзцШ в кристалах. В цьому випадку також споствр!-галось знигання темпвратури га яви нових цантрОв на ~8СРС. •

Проведан! вим!ри концвнтрац!й кисню. А- ! Уг-цэнгр!в, штщ п!д кривими дозволили зробити висновок, що структура вкникас внасл!док по яви нового типу цэнтрОв, да складу яких входить ваканс!я та кисень. Викоркстовуючи ОзотермОлнО в!дпали, визначен! еверг!! ахтивац11 вОдпалу цих цэнтрОв ! показано, щр 1х !снуе щрвайменте три тага з енерг1ями акгивац!! Е1 - 2.35; ^ « 2.59 та Ед » 2.68 еВ.

В заклдченя! сформульовав! основа! висяовки робота:

1. Показано, що неоднородна розширення смут поглинання воднвпод!бних цэнтрОв в кремн!1, лвгованому Озовалзнтники •домОлпсами, обумовлена виникненнкм пружних полОв вяасладок нвзб!жност! ковалевтних рад!ус!в зтом!в матриц! та 1ВД.

2. Виявлвно розщэплвння смут поглхздння визькотвмгора-турних тврмодонорних центров на да! <або три) компонента, щр обумоалано розедэпдэнням 1х основного стану за рахунок долип-орб!тально! взаемодОД.

3. Виявлвно та Одентиф Оковано появления ряду нових типов тврмодонорних центров в Б!, лвгованому Се, при одаочас-

• - 14 -

ному подавленн! npoipclB генерацИ тэрмоданор!в, характерных для Si. Ефект Шдвицэння термостзб1льност1 Si при лвгуванн! йога гврман!ем пояснюеться конхуренц!сю цих двох процэс1в.

4. Запропоновано використання 1зотоп1чно эбагаченого Се як модального матер1алу для вивчення природа та електронно1 структура дофозгг1в у природному п' яги!зотопному Се. Отримана тонка структура спвктр1в ЕПР рад1ац1йних дефект 1в в 7*Се.

5. üzha^juu. ар jaryasimn 21 ¿¿¡-.'.-UICM i^iz^wm зшження ефективност! введения дэфект1а вакансАйного 1 н1ж-вузлсвого типу при опром1ненн1 в облает! температур як ста-61льност1 цэнтру GeV, так i поблизу облает! його в!дпалу. Проведано теоретичний розгляд схеки можливих реакц1й 1 показано, що атоми герман in е цэ нтрами ан1г!ляц!1 шрвинних РД.

6. Виявлен! три таи нових дефектЮ,- як! виникаеть при в1дпгл! опро.чшеного Si та Si-Ge. Показано, що до 1х складу входять ваканс1я та кисень. Визначен1 esspril активацП выпаду виявлэних центр1в: £,»2.35; Eg-2.59 та Е3«2.68 еВ.

Основн! результзги дисертацИ опубл1кован1 в роботах;

1. Мизрухиа Л.В., Хируненко /.И., Шаховцов В.И., Шияха-ренко В.К., Яшник В.И. Упругие напряжения в Si с электрически пассивными примесями.// 01П. 1883. Т.23. В.4. C.704-70Q.

2. Italyantsey A.C., Khlrunenko L.I., ItordKOTich V.N., ShakhOYtaoy V.l., Yashnik V.l. Ihe Influence ot Germanium on the Fornation and Armealing of Radiation Daaage in Silicon. // Mater. Science Forum. 1989. V.38-41. P.1163-1169.

3. Помозов D.B., Хируненко Л.И., Шаховцов В.И., Яяник В.И. Трансформация точечных дефектов при отжиге Si и Si:Ce, облученных нейтронами.// ОТП. 1880. 1.24. В.в. 0.893-986.

•4. Маринченко A.B., Хируненко Л.И., Шаховцов В.И., Яш- 16 -

ник В.И. Структура полос поглощения термодоноркых центров в кремнии.// ОТП. 1990. 1.24. В.6. С.1126-112Э.

5. Критская Т.В., Хирунекко Л.И., Пахавцрз В.И., Яшкик В.И. Особенности спектров ИК поглощения термодоноров в кристаллах Sl:Ge.// ФТП. 1990. Т.24. В.6. С.1129-1132.

6. Мизрухин Л.В., Хируненко Л.И., Шаховцов В.И., Шинка-решео В.К., Яшник В.И. Межпримесное взаимодействие в кремнии с нейтральными примесями.// В сб.: Свойства легированны* полупроводниковых материалов. Под ред. Зеискова B.C. М. Наука. 1990. С.186-190.

7. Помозов Ю.В., йфуненко Л.И., Яшник В.И. Трансформация дефектов при отжиге кремния, облучённого болъиими флю-енсами нейтроноз.// Груда Международной конференции по радиационному материаловедения. Алушта. 1930. Т.4. С.187-172.

8. Кустов В.Е., Критская I.B., Трипачко Н.А., Хирунекко Л.И., Шаховцов В.И., Яшник В.И. Внутренние упругие деформации в кремнии.//Неорг. материалы. 1991. Т.27. Кб. С.1116.

9. Помозов Q.B., Хируненко Л.И., Яшник В.И., Иинкаренко В.К. Трансформация дефектов при отжиге Si и Si:Се, облученных электронами и нейтронаки.// Электронная техника. Сер. Материалы. 1891. В.8(262). 0.36-39.

Ю.Григорь^ва Г.М., Хируненко Л.И., Шаховцов В.И. В.И. и др. Радиационное дефекгорбразование в кремнии, легированном элементами IV группы.// Научн.-техв. сб. "Радиационные процессы в микроэлектронике". ЦНТИ. Поиск. М. 1933.

ll.Pomozov Yu.V., Khirunenko L.I., Shakhovtsov V.I., Yashnik V.I. Influence intrinsic elastic 3tresa on the processes annealing radiation defects in silicon.// In: Defects in Semicond. I. NCBS-1. Ed. by Nickolay l.Bagraev. 1993.

Yashnik V.I. Defect formation in silicon doped with IV group elements. -

Thesis for a Physics & Mathematics candidate's degree on the speciality 01.04.07 - solid state physics, Institute of Physics National Academy of Sciences of Ukraine. Kiev, 1994. The influence of izovalent impurities upon processes al thermal and radiation defect fornation in Si ваз investigated. A number of new type* of ltr.;r zs^'^aa w^a axa-rnvored in Si Ce." lim thermal stability raise of Si doped with Ge was explained. It was shown doping with Ge result in the fall of the formation efficiency of secondary radiation defects in Si independently on the irradiation temperature. The effect is explained in the supposition Ge atoms as indirect annihilation centres.

Яшник В.И. Дефектообразование в кретгии, легированном элементами IV группы.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. Институт физики НАН Украины, Киев, 1994. В работе исследовалось влияние изовалентных примесеС на процессы термического и радиационного дефектообразоваяия в Si. Обнаружено, что при лоптровгнки Si гериаяиея образуется ряд нових типов тврмодонорних центрев. Обгяснено псвысепие термостабильности Si при легировании Се. Обнаружено, что легирование Се приладит к понижении аффективности введения вторичных радиационных дефектов в Si независим от температура облучения. Эффект объясняется о прздпохожяяии, что атомы Се являются центра?«» аннигиляция парштоасг радазцеонных дефектов.

' Ключоэ! слова: крэин1й, германИ, термодонори,

рад!ац1Лн1 дефекте, цвнтрн вя1г1ляцП.