Динамический тензоэффект и релаксационно-кинетические явления в кремнии, компенсированном марганцем и цинком, и структурах на его основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Г8 ОД

/( р МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ' -ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 621-315.592-

ХИММАТКУЛОВ ОДИЛБОй

ДИНАМИЧЕСКИЙ ТЕНЗОЭФФЕКТ И РЕЛАКСАЦИОННО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КРЕМНИИ, КОМПЕНСИРОВАННОМ МАРГАНЦЕМ И ЦИНКОМ. И СТРУКТУРАХ НА ЕГО ОСНОВЕ

01.04.10 -'физика полупроводников и диэлектриков

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата Физико-математических наук

Ташкент - 1994 г.

Работа выполнена в Ташкентском Государственном университете.

Научные руководители: - доктор физико-математических наук,

Лауреат гос. премии им. А.Р.Беруния, профессор Заянабидинов С.3. - кандидат физико-математических наук Абдураимов А.

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук

С.Х.Шамирзаев - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Т. Умаров

Ведущая организация : Институт ядерной физики АН Республики Узбекистан

Защита состоится " 9 ■ ¿ЬП/J^/i j 1994 г. в iO^ часов на заседании специализированного Совета iï ДК 067.02.24 Физического факультета Ташентского государственного университета по адресу: 700095, ГСП, Зузгсродск, ТашГУ, Физический Факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ТаиГУ.

Автореферат разослан " Ô " 1994 г.

Учёный секретарь Специализированного Совета, доктор физико-математических

наук, профессор ,... .■ i Катулевскии Ю.А.

fmL

Актуальность темы. Полупроводниковые приборы, широко применяемые в различных отраслях народного хозяйства и технике, в зависимости от условий их эксплуатации могут подвергаться различным внешним воздействиям, в частности, внешнему давлению.

Исследование физических процессов, происходящих в полупроводниках при различных реяимах воздействия внешнего давления и изучение физических механизмов их проявлений с цель» создания высокочувствительных датчиков давления, относятся к числу наиболее актуальных проблем современной физики твёрдого тела.

Полупроводники, легированные примесными атомами, создающими глубокие уровни в запрещённой зоне, являются чувствительными к различным внеаним воздействиям и могут быть использованы в качестве чувствительных элементов различных датчиков. В этом отношении монокристаллический кремний, легированный марганцем и цинком, является хорош изученным и перспективным материалом,так как в нём наблюдается ряд уникальных и интересных с научной и практической точек зрения явлений-

Большинство исследований деформационных эффектов в компенсированном кремнии, проведённых до настоящего времени, были посвящены изучению тензоэФФекта при анизотропных (ориентированных) давлениях и необратимых барических эффектов при высоких всесторонних давлениях, а обратимые деформационные эффекты при различных режимах воздействия изотропного всестороннего давления практически не изучались. -

В связи с этим исследования влияния внесшего изотропного давления, в особенности, при импульсных режимах его воздействия и анизотропных давлений на электрофизические свойства кремния, компенсированного марганцем и цинком, и структур на его основе являются актуальными как с научной, так и практической точек зрения. Такие исследования могут открыть пути возможного создания высокочувствительных динамических и статических тензопреоб^азсвателей изотропного давления и разработки новых научных методик исследования барических параметров глубоких уровней.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлось комплексное исследование динамической тензопроводимости и

изучение физических механизмов её проявления в компенсированных образцах Б1<Мп> и Б1<2п> при импульсном режиме воздействия всестороннего давления и ориентированной упругой деформации, а также влияния одноосного и всестороннего импульсного и статического давления на вольт-амперную характеристику поверхностно барьерных диодов 5Ь-р-Б1<Мп>-Аи, определение возможности практического, применения результатов научных исследований в полупроводниковой тензометрии и народном хозяйстве.

Для достижения намеченной цели потребовалось решение следующих задач:

- разработка и конструирование установки гидростатического давления с пневмоусилителем, позволяющей исследовать влияние внешнего импульсного и статического давления на проводимость и эффект Холла в полупроводниковых образцах и вольт-амперную характеристику (БАХ) приборных структур в широком,интервале температур и давлений;

- уссверсенствование универсальной установки одноосного сжатия для исследований электрических, гальваномагнитных и др. свойств и характеристик образцов и приборных структур;

- исследование эффекта динамической тензопроводимости и изучение физических механизмов его проявления при импульсном воздействии всестороннего гидростатического сжатия (ВГС) в кремнии, компенсированном марганцем и цинком, в зависимости от степени их компенсации и типа проводимости;

- исследование влияния ВГС в различных режимах её воздействия, а также одноосной упругой деформации (ОУД) на вольт-амперную характеристику поверхностно барьерных диодов (ПБД) БЬ-р-БКМп>-Аи;

- исследование эффекта тензосопротивления и влияния объёмных неоднородностей на тензозлектрические свойства компенсированных марганцем и цинком образцов кремния при ориентированном и изотропном давлениях;

- определение возможности и указание области практического использования результатов научных исследований в народном хозяйстве.

Научная новизна.' 1. Впервые обнаружены и исследованы явления динамической тензопрсводимости и связанные с нею релак-

сационно кинетические' процессы в компенсированных образцах кремния 51<Мп> и 31<гп> при импульсном воздействии ВГС с раз' личной амплитудой и скоростью изменения.

2. Установлено, что динамическая тензопроводимость является следствием проявления сочетающихся эффектов давления и теплового, стимулированного импульсом давления. При этом обнаружено, что значения динамической тензочувствительности в данных образцах в 5+6 раз больше, чем в статических.

3. Исследованы эффекты динамической тензопроводимости и Физические механизмы его проявления в компенсированных образцах 31<Мп> и БКгт в зависимости от степени компенсации, типа проводимости и от параметров импульсного давления.

4. Установлено, что динамические, изменения тока в образцах обусловлены в основном изменениями концентрации носителей тока за счёт барического изменения энергии ионизации и термической ионизации.глубокого уровня Мп и 2п. Определены направления смещания при ВГС глубоких уровней Мп и 2п в и значения барических коэффициентов изменения их энергий ионизации.

-5. Впервые исследовано влияние импульсного и статического ВГС, а также ОУД на ВАХ ПБД структур 5Ь-р-БКМп>-Аи.

6. Показано, что изменение тока в данных ПБД при ВГС и ОУД обусловлено барическим изменением высоты потенциального барьера и проявлением эффекта барической (внутренней) положительной обратной связи. Определены барические коэффициенты изменения высоты потенциального барьера и рассчитаны коэффициенты тензочувствительности ПБД.

7- Исследован эффект тензосопротивления в компенсированных и термообработанных (ТО) образцах 31<2й1>, 51<Мп>, ЭКгп, Мп> и 51<В,ТД> при одноосной упругой деформации вдоль кристаллографических осей 11001 и С1Ш. Показано, что тензоэф-фект в компенсированных образцах обусловлен изменениями концентрации носителей тока и их подвижности, а в ТО образцах наблюдается остаточное тензосопротивление, вызванное распадом термодефектов.

8. Эксприментально доказана возможность создания динамических и статических тензопреобразователей на основе сильно компенсированных образцов Б1<Мп>, Б1<гп> и структур на основе 51<йп>.

Практическая ценность. 1. Разработана и создана экспериментальная установка.ВГС, позволяющая проводить исследования влияния в сочетании давления и нагрева на проводимость, зф-вект Холла, кинетику процессов распада примесных атомов в полупроводниковых- примесных . образованиях_ при гидростатическом давлении в статическом и импульсном режимах воздействия с амплитудой Р = 0+1,5 ГПа при температурах в интервале I = 200 +500 К.

2. Экспериментально'показаны возможности создания на основе компенсированных образцов Si<Mn> к Si<Zn> и их структур чувствительных динамических и статических тензодатчиков, работающих в широком интервале температур и в различных режимах ударных и статических внешних давлениях.

3. Создан Еесовой дозатор с возможным электронным управлением на основе чувствительных элементов к давлению из сильно компенсированного Si<Mn> и 51<2п>.

Защищаемые положения: 1- Обнаруженный эффект динамической тензопроводимости в образцах Si<Ji'n> к Si<Zn>, связанный с проявлением тензо-термо эффекта, стимулированного импульсным ВГС.

2. Предложенный физический механизм проявления динамического тензоэффекта в образцах Si<V.n> и Si<Zn>.

3. Особенности механизма изменения тока в поверхностно-барьерных диодах типа Sb-p-Si<Mn>-Au при статических ВГС.

4. Эффекты влияния импульсного ВГС и ОУД на вольт-амперные характеристики поверхностно-барьерных диодов на основе кремния, легированного марганцем.

5. Результаты исследований тензозффекта в компенсированных и термообработанных образцах Si<Zn>, Si<Mn,2n> и 51<В,ТД>. при ОУД.

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсухдались на первой национальной конференции "Дефекты в полупроводниках" (Санкт-Петербург, 1992 г.), на международной научно-технической конференции "Физические аспекты надёжности, метода и средства диагностирования интегральных схем" (Воронеж, 1993 г.), на республиканской научной конференции "Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементов" (Фергана, 13S2 г.), на ежегодном объединённом научном семинаре физического факультета Tac-

ГУ в 1991-1593 гг.-

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов с заключением и списка литературы. Материал изложен на 143 страницах, включающих в себя 105 страниц машинописного текста, 36 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 109 наименований.

Основное содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель исследований, научная новизна и основные защищаемые положения, практическая ценность полученных результатов, описывается структура диссертации.

В первой главе приведён краткий литературный обзор по теории тензозффекта, тензоэлектрическим и барическим свойствам полупроводниковых материалов при одноосной упругой деформации (ОУД) и всестороннем гидростатическом сжатии (ВГС). Из краткого литературного обзора следует, что полученные экспериментальные результаты по тензоэлектрическому эффекту в полупроводниках с мелкими примесными уровнями, в частности, в кремнии и германии при ОУД хорошо объясняются в рамках существующей теории тензозффекта, а при высоком статическом ВГС в полупроводниках с глубокими уровнями (ГУ) происходят барические необратимые эффекты, приводящие к изменению электрофизических свойств полупроводников. Кроме того в этой главе изложены результаты, полученные различными авторами, по влиянию внешнего статического всестороннего давления и ОУД на характеристики и свойства полупроводниковых диодных, структур. Из анализа обзора опубликованных работ сделан вывод, что проведённые до настоящего времени экспериментальные и теоретические исследования в основном посвящены изучению тензо и барических эффектов в полупроводниках в статическом режимах воздействия ВГС и ОУД, а данные при динамических (импульсных) режимах воздействия внешнего давления в литературе практически отсутствуют. Проведя анализ литературных данных, формулируется постановка задачи настоящей диссертационной работы.

Вторая глава посвящена описанию технологии получения и

изготовления образцов компенсированного кремния и поверхностно барьерных диодов (ПБД) на их основе. Компенсированные образцы Б1<Мп>, Б1<гп> и БКМп,гп> были получены на основе исходного монокристаллического кремния с электронной и дырочной проводимостью марки К ДБ и КЗФ с удельными сопротивлениями 4+ +3000 Ом-см, выращенных методом Чохральского путём термической диффузии Мп и гп из газовой фазы в интервале температур 1050+1150 °С в течении 2-10 часов.

Для удаления поверхностных механических и примесных образований все образцы до и после термической диффузии подвергались тщательной механической и химической обработке. ПБД были изготовлены путем напыления в вакууме золота и сурьмы на большую поверхность, перпендикулярную кристаллографическому направлению Ш11 монокристаллического частично компенсированного кремния.

Описана разработанная и сконструированная нами универсальная установка гидростатического давления, позволяющая исследовать влияние давления и нагрева на проводимость, эффект Холла, кинетику процессов распада примесных состояний атомов в полупроводниках при статическом и импульсном регимах воздействия ВГС в диапазоне Р - 0+1,5 ГЛа. Такгге описана усовершенствованная установка одноосного сжатия, позволяющая исследовать электрофизические свойства полупроводниковых материалов и структур на их основе при ОУД. Приведены осьовные методы исследования тензоэлектрических параметров исследуемых образцов и обработка результатов.

В третьей главе приведены результаты исследований динамической проводимости и связанные с ней релаксационно-кинети-ческие явления в компенсированных и сильно компенсированных (СК) монокристаллах 31<Мп> и Б1<гп> при импульсном (ударном) воздействии ВГС в зависимости от степени Компенсации, типа проводимости образцов и параметров ВГС (амплитуда,- скорость изменения).

Проведённые нами исследования показали, что при импульсном возрастании ВГС значения тока в образцах, следуя за импульсом давления, также резко возрастает до своего максимума «I я при постоянном давлении с течением времени, релаксируя

тах *

экспоненциально, достигает своего некоторого статического

значения, а. при резком снятии давления значение тока также резко уменьшается до своего минимума, далее релаксируя, восстанавливает своё исходное до давления значение. Всесторонними исследованиями тензопроводимости при названном режиме воздействия ВГС установлено, что впервые обнаруженные нами динамические релаксационные изменения проводимости в компенсированных и СК образцах Si<Mn> и Si<Zn> вызвана синхронной релаксацией их температуры, обусловленной тензо-термо эффектом, стимулированным импульсным ВГС. Установлено, что температура в образцах при импульсном воздействии ВГС с амплитудой Р = 5-•10a Па и скоростью изменения зР/at = 10е Па/с в зависимости от условий теплоотвода поднимается на 7-10 К, а при снятии давления с такой же скоростью - понижается на 4*6 К.

Измерения проводимости под ВГС в образцах Si<Mn> и Si<Zn> и расчёты по этим данным показали, что динамическая и статическая тенаопроволимость и коэффициента тензочувстви-тельнссти в названных образцах независимо от их типа проводимости усиливаются с ростом степени компенсации образцов и с понижением температуры окружающей среды. Динамическая тензо-чувствителъность также усиливается с ростом амплитуды и скорости изменения импульсного давления. При этом значения динамической тензопроводимости и чувствительности образцов намного превосходят их статические, а коэффициент динамической тензочувствительности при параметрах импульсного давления Р = 5-10° Па и aP/at = 10е Па/с -200 раз больше тензочувствительности манганиновых тензодатчиков.

С целью выявления Физических механизмов проявления динамического тензоэффекта в названных образцах при тех же режимах воздействия ВГС было проведено исследование эффекта Холла Экспериментально установлено, что изменение проводимости в данных образцах независимо от их типа проводимости как в импульсном, так и в статическом режимах воздействия ВГС обусловлено в основном изменением концентрации основных носителей тока. При этом подвижности носителей тока изменялись незначительно. Изменение концентрации происходит за счёт барического изменения энергии ионизации и термической ионизации ГУ Мп и Zn в Si, связанные со смещением ГУ относительно края разрешённых зон и барическим нагревом кристалла, соответственно.

Из температурных релаксаций проводимости при импульсных режимах воздействия и температурной зависимости концентрации при статическом воздействии ВГС были определены энергии ионизации ГУ Мп и гп в и барические коэффициенты их изменений, которые соответственно равны 1.-0,52 эВ, 1^+0,51 эВ, 1с-0,54 эВ и 1,8-10"" эВ/Па, 1,9-Ю-11 зЕ/Па, 1,4-10*"эВ/Па.

Некоторое изменение подвижности носителей тока в компенсированных и С К образцах БКМп> ;1 51<2л> объясняется рассеянием последних на электростатических потенциалах деформированных наоднородностей, связанных с примесными атомами в объёме 51 и на ионизованных центрах примесных атомов, число которых изменяется с изменением ВГС.

Также приведены результата исследований влияния статического и импульсного ВГС на ВАХ ПБД структур тапа БЪ-р-БКМп:»--Аи, изготовленных на основе частично компенсированного монокристалла Б1<Мп> с удельным сопротивлением р = 300 Ом-см. Экспериментально показано, что чувствительность как прямой, так и обратной ветЕей ВАХ к ВГС зависит от приложенного на диод напряжения, т.е. токовая чувствительность растет с ростом приложенного напряжения. Чувствительность, по прямому току к ВГС больше, чем чувствительность по обратному току при одинаковых напряжениях• В диапазоне напряжений ипр< 0,5 В основным механизмом прохождения тока является кадбарьерный перенос дырок и изм&нение прямого тока при ВГС обусловлено в основном изменением потенциального барьера. При напряжениях 0,5 В < ипр < 3 В изменение прямого тока обусловлено в основном внутренней барической положительной обратной связью. Согласно данной физической модели и экспериментальным результатам определены высота потенциального барьера и барический коэффициент её изменения, которые оказались равными = 0,75 эВ и О = -1,54-Ю-" эВ/Па и значение последнего'практически точно совпадает с литературными данными для барического коэффициента изменения яирины запрещённой зоны кремния. Это свидетельствует о том, что изменение потенциального барьера при ВГС обусловлено изменением пирины запрещённой зоны Б1. Рассчитанный макс сальный коэффициент тензочувствительности исследуемых ПБД Б = 700 и -350 раз превышает тензочувствительность металлических гензодзтчиков-

- 11 -

Исследованием .влияния импульсного давления на ВАХ ПБД 5Ь-р-5КМп>-Ли установлено, что соотношение между динамическим и статическим прямым током тоже зависит от приложенного К диоду напряжения. При малых напряжениях (11пр <0,5 В) ход зависимости «Г/«Го = ¿(10а/Т) при воздействии импульсного ВГС определяется температурной зависимостью тока, описывающего ВАХ ПБД и динамический ток, обусловленный вкладом температуры и давления, заметно отличается от статического тока. С увеличением напряжения -* 1, что свидетельствует о "компенсации" вклада температуры в изменение тока, а отношение обратного динамического тока к статическому существенно не зависит от приложенного к диоду напряжения.

Четвёртая глава посвящена исследованиям тензозффекта и физическим механизмам его проявления, а такг:е исследованиям влияния неоднородностей примесного и термического происхождения на тензосвойства в компенсированных и термообработанных образцах Б1<В>, 51<Мп>, БКгп> и 31<Мп,2п> при одноосном сжатии вдоль основных кристаллографических осей С1111 и С1001. Проведённые исследования показали, что при условиях сжатая X II Д II [ЦП удельное сопротивление в контрольных, термооб-работанных (ТО) и компенсированных образцах 51<Мп> и 51<гп> независимо от типа проводимости с ростом одноосного сжатия X уменьшается, а в образцах 51<?<1п,2п> наблюдается слабый рост удельного сопротивления с ростом X. При условиях сжатия X 11 J Н С100Э в образцах п-Б1<2п> зависимость удельного сопротивления от величины одноосного сжатия р = ¿(X) имеет немонотонный характер. С ростом одноосного сжатия удельное сопротивление сначала увеличивается, достигает максимума, а затем уменьшается-

Исследования физических механизмов эффекта тензосопро-тивления при тех же условиях сжатия данных образцов с помощью тензо-Холл эффекта показали, что тензоэффект в исходных и ТО образцах обусловлен только изменением подвихноста основных носителей тока, что хорошо согласуется с данными теории тен-зоэффекта, а в остальных компенсированных образцах "встречными" изменениями концентрации и подвижности основных носителей тока. Изменение (рост) концентрации носителей тока во всех компенсированных образцах кремния объясняется изменением сте-

пени заполнения ГУ Мп и Zn за счёт уменьшения энергетического зазора между этими уровнями и краями разрешённых зон, а уменьшение подвижности дырок в условиях сжатия X II J П.Ш1] обусловлено изменением потенциала взаимодействия носителей) тока (дырок) с деформированными примесными и другими -дефектными образованиями в объёме кремния, а уменьшение подвижности электронов - увеличением поперечной эффективной массы за счёт сдвиговых деформаций вдоль кристаллографического направления ЦШ. Уменьшение подвижности электронов в образцах n-SKZn> в условиях сжатия XII J II С100 3 связано с перераспределением электронов в расщеплённых долинах зоны проводимости кремния. -

Так же экспериментально показано, что ОУД вдоль кристаллографической оси НИЗ в ТО образцах p-Si<B> приводит к барическому распаду неконтролируемых примесных скоплений, образующихся в объёме Si.

Исследование влияния одноосной упругой деформации на ВАХ ПБД Sb-p~Si<Mn>~Au показали, что чувствительность по току данных структур к одноосному сжатию при обратном смещении' больше, чем при прямом и усиливается с увеличением приложенного напряжения. Изменение прямого тока при одноосном сжатии как в случае ЕГС обусловлено изменениями высоты потенциального барьера и проявлением внутренней барической положительной обратной связи, а изменение обратного тока в основном обусловлено генерацией носителей тока в области объёмного заряда (003) и в базе диода при одноосном сжатии, а увеличение поля в 003 приводит к эффективному рассасыванию генерируемых носителей тока, чем и объясняется увеличение чувствительности обратной ветви ВАХ к ОУД с увеличением приложенного к диоду напряжения.

В пятой главе показаны возможности практического использования наблюдаемых динамических и статических тензоэлектри-ческих эффектов в компенсированных кристаллах Si<Mn> и Si<Zn> и структурах на их основе в полупроводниковой тензометрии и народном хозяйстве. Показана возможность использования установки гидростатического давления с пиевмоусилителем в области науки и техники.

Всесторонние исследования динамической тензопроводимости и обнаружение тензо-терш эффекта позволяет создать динамиче-

- 13 -

ские тензопреобразователи давления, тензочувствительными элемента!,и которых являются компенсированные монокристаллы и Б1<гп>, работающих в режимах ударных волн. Описывается конструкция и принципы работы таких тензопреобразовате-лей.

Высокая тензочувствительность ПБД типа ЗЬ-р-51<Мп>-Аи к одноосному сжатию делает перспективным использование их в качестве тензочувствительного элемента преобразователей механических величин, описание которого приведено в работе. Также списан созданный нами электронный весовой дозатор для взвеши-сз!шя сыпучих материалов. Использование в качестве тензочув-ствителыгого элемента компенсированных кристаллов кремния позволяет автоматизировать управление, намного упрощает конструкцию и сокращает материальных и энергетичеких затрат-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным! результатми диссертационной работы являются следующие:

- 1. Разработана и создана экспериментальная установка всестороннего гидростатического давления, позволяющая исследовать влияние давлений и нагрева на проводимость, эффект Холла, кинетику процессов распада примесных образований в объёке полупроводников при статическом и импульсном режимах воздействия давления в диапазоне Р = 0+1,5 ГПа и температур Г = 200+500 К.

2. Впервые обнаружена и исследована динамическая тензо--проводимость и связанные с нею релаксационно-кинетические явления в компенсированных и СК монокристаллах ЭКМп) и 51<гп> при импульсном (ударном) воздействии всестороннего гидростатического давления в зависимости от степени компенсации, типа проводимости образцов и параметров, импульсного давления. Установлено, что динамическая тензопроводимость является следствием тензо-термо эффекта, стимулированного импульсным давлением.

3. Показано, что динамическая* и статическая тензопроводимости и соответствующие тензочувствительности образцов 31 <Мп> и 51<2п> независимо о£ типа их проводимости усиливаются с ростом степени компенсации образцов и с понижением температуры окружающей среды. Динамическая тензопроводимость и коэф-

фициент тензочувствйтельности образцов также увеличиваются с ростом амплитуды и скорости изменения импульсного давления. Значение динамической тензочувствительности в данных образцах в 5*6 раз больше их статических-

4• Исследованы физические механизмы эффекта динамической и статической тензопроводимости в образцах Б1<Мп> и БКгп>. Установлено, что изменение проводимости в данных образцах независимо от их типа проводимости как в импульсном, так и статическом режимах воздействия ВГС обусловлено в основном изменением концентрации основных носителей тока за счёт изменения степени заполнения и термической ионизации ГУ Мп и гп в Бз.. Определены энергии ионизации и барические коэффициенты их изменения, которые соответственно равны 1е-0,52 эВ, £„+0,51 эВ, 1с-0,54 эВ и 1,8-КГ" эВ/Па, 1,9-10~"эВ/Па, 1,4-10'"зВ/Па.

5. Впервые исследовано влияние статического и импульсного ВГС на ВАХ ПБД структур типа БЬ-р-БКМп^Аи. Показано, что соотношение между динамическим и статическим током в пропускном направлении зависят от приложенноно на диод напряжения. Чувствительность к ВГС прямого тока при одинаковых напряжениях больше, чем чувствительность обратного тока и растёт с ростом напряжения. С увеличением напряжения при прямом смещении J /<ГСТ —* 1.

6. Показано, что при напряжениях и < 0,5 В основным механизмом токопрохождения в исследованных ПБД является надба-рьерный перенос дырок, и изменение тока при воздействии статического ВГС обусловлено изменением потенциального барьера, вызванного изменением ширины запрещённой зоны 51. При напряжениях 0,5 < и < 3 В изменение тока обусловлено в основном проявлением барической положительной обратной связи. Согласно данной Физической модели и экспериментальным результатам определены высота потенциального барьера и барический коэффициент её изменения, которые оказались равными ефб = 0,75 эВ и 3 = -1,54-10'" эВ/Па.

7- Исследован тензоэффект и механизмы его проявления в компенсированных образцах БКМп> и Б1<гп> при условиях одноосного сжатия XII Л1 СШ] и X II J II [100]. Показано, что эффект тензосопротивления в этих образцах обусловлен "встречными" изменениями концентрации и подвижности основных носите-

лей тока. Изменение концентрации носителей тока и подвижности ■ электронов объясняется в рамках существующих представлений, а уменьшение подвижности дырок обусловлено изменением потенциала их взаимодействия с пркмосннми и другими дефектными образованиями в объёма Si при одноосном сзсатии в направлении Ш13.

8. Исследован тензоэффект в компенсированных и ТО образцах p-Si<B,Zn> , p-Si<B,Zn,Mn> и 51<В,ТД>. Установлено, что при условиях сжатая X II J II till3 в компенсированных Мп и Zn образцах тгнзозффект такясе обусловлен "встречными" изменениями концентрации и подвижности носителей тока, а б ТО образцах только изменением подвижности. Показано, что неоднородности, образующиеся в объёме кристалла при легировании и ТО, влияют на тэнзосвойства образцов. Ориентированная деформация вдоль кристаллографического направления С1Ш приводит к барическому распаду неконтролфуемых примесных скоплений, образующихся в объёме Si при ТО.

9. Исследовано влияние ОУД на 8АХ ПБД Sb-p-Si<!te>-Au. Показано, что чувствительность по току данных структур к одноосной деформации при обратном смещении больше, чем при прямом и усиливается с. увеличением приложенного напряжения. Изменение обратного тока в основном обусловлено генерацией носителей тока в области объёмного заряда и в базе диода.

10- Показаны возможности создания преобразователей импульсных и статических давлений на основе Si<Mn> , Si<Zn> и их структур. Создан электронный весовой дозатор.

Основные результата диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

1. Абдураимов А-,- Зайнабидинов С.З., Тешбаев А-, Маматкари-мов 0.0., Химматкулов 0. Механизм тензоэффекта в n-Si<Mn> при все стороннем гидростатическом сасатии. // ФТП.-1992.-Т. 26.- Вып. 10.- С. 1845-1847.

2- Абдураимов А., Зайнабидинов С.З., Маматкаримов 0.0., Тур-сунов И.Г., Химматкулов 0. Динамическая проводимость компенсированного кремния при всестороннем гидростатическом сжатии. // ФТП, 1993 г. - Т. 27, в. 3. - С- 516-519.

3- Абдураимов А.. Зайнабидинов С.3.,-Маматкаримов 0-0"., Химматкулов 0.0., Худаибергенов Т.Э- Установка гидростатичз-.

ского давления с пневмоусилителем для исследования тензо-свойств полупроводниковых материалов. // ПТЭ, № 5, 1992. -С. 229-231.

4- Абдураимов А., Зайнабидинов С.3-, Маматкаримов О.О., Саид-ханов А., Турсунов И.Г., Химматкулов 0. Влияние термообработки и примесных состояний Мп на тензосвойства кремния. // УФХ.- 1992.- Вып. 5.- С. 56-59.

5. Абдураимов А., Зайнабидинов С.З., Маматкаримов 0.0., Химматкулов О. Тензочувствительность компенсированного кремния при всестороннем гидростатическом сжатии.// УФ2С, в. 3, 1993 г.- С. 47-49.

6. Абдураимов А., Тешабаев А-, Маматкаримов 0-0., Химматкулов О. Распад термодоноров в кремнии при ориентированной деформации. / Тезисы докладов первой национальной конференции "Дефекты в полупроводниках", Санкт-Петербург, 1992.-С. 155.

7. Абдураимов А., Зайнабидинов С.3., Маматкаримов 0.0-, ТУх-таева Н-К-, Химматкулов О., Хамидов Р.Х. Исследование тен-зоэффекта в диодах с барьером Шотгки типа Au-Si<Mn>-Sb,/ Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Физические аспекты надёжности, методы и средства диагностирования интегральных схем". - Воронеж. - 1993.- С. 40 -41.

8. Абдураимов А., Зайнабидинов С.З., Маматкаримов 0.0., Хамидов Р.,. Химматкулов 0. Динамическая тензопроводимость в образцах Si<Hi> и Si<Mn> при импульсных режимах воздействия давления.// Тезисы докладов Республиканской научной конференции "Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементов".- Фергана.- 1992.- С. 24.

9. Абдураимов А., Зайнабидинов С.З., Маматкаримов 0.0., Турсунов И.Г., Химматкулов О. Тензосвойства диодов с барьером Шоттки при ВГС.// Тезисы докладов Республиканской научной конференции "Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементов" г. Фергана, 1992 г. - С. 23.

10. Абдураимов А., Зайнабидинов С.З., Тураев А.Р., Маматкаримов 0.0., Химматкулов О., Шаиков Д. Весовой дозатор./ Авторское свидетельство СССР, # 1793258, 1992 г.

Марганец ва pyx аралашмалари б план компенсирланган кремний ва унинг структураларида динамик тензоэффект ва релаксацияли-кинетик ходисалар.

Химматкулов О-

Ишульсли х?Р томонлама гидростатик бос им таъсирида кои-енсирлангзн Si<Mn> ва Si<Zn> намуналарида юзага келадиган инамик тензоэффект ва у билан богли^ релаксацияли-кинетик одисалар тадда «илинди. Мазкур намуналарда кузатиладиган инамик тензоэффект импульс ли бос им натахаси булган тензо-ис-и^лик эффекта дисобига р?й бериши к^рсатилди. Намуналарда ■ензо-Хслл эффектини Урганиш билан Утказувчанликнинг динамик ^згариги Мп ва Zn чу^ур сатхлар ионлзниш энергиясшинг барик >згарики у.исобига ва исси^лик таъсиридз хосил б?лган ток та-]увчклар концентрзциясининг Язгармаи туфайли .юз беришл шк^ланди. Мп ва Zn сат^ларимнг ионланиш энаргиялари ва улар йгаришдарининг барж коз<М«циентлари хисоблэнди.

Импульсли ва статик ^ар тоисмлама ¡{айда бир 5i;.w босим-•тарнинг Sb-p-Si<Hn>vAu хилдзги сирт барьерли диод структура-зари вольт-ампер характеристикасига таъсир'л ?ргг\килди- Мазкур ;труктураларда токнинг босим таъсирида $згзриши потенциал барьер баландлигкнинг Узгариш ва ички мусбат тес кари богланиш-яинг шага келиви хисобига руй бериши куреатилган. Потенциал барьер-катталиги ва узгаришнинг барик коэффициента хисобдаб топилди.

Компенсирланган ва исстугик ишлови берилган Si намунала-ри хажмида хосил буладиган ну^сонларнинг у,ар томонлама ва бир ¡пли босим таъс ирида тензоэффект юзага келишнинг физик меха-низмларига таъсири Урганиляи-

Олинган илшй натихалар асосида тензосезгир элементлари компенсирланган кремний ва структура намуналари булган босим-нинг динамик ва механик катталиклар Узгартиргичлари ярагиш мумкинлиги курсатилди.

Dynamic piezoelectric resistance and relaxa-tional-kinetic phenomena in silicon compensated . by Mn and Zn and structures based on them O.Khimaatkulov

The dynamic piezoelectric resistance and relaxations!-kinetic phenomena connected with it compensated Si:Mn and Si:Zn samples subjected to pulses of hydrostatic compression have been Investigated. It is shown that dynamic piezoelectric resistance in considered samples caused by piezo-therno-eiiect, with stimulated by pulse pressure. By studing oi pie-zo-Hall effect it have been install that dynamic change of conductivity in samples is caused, predominant. by change oi current carriers' concentrations. last one caused by thermal generation and pressure change of ionization energies of deep levels Mn and Zn. The pressure coefficients of changing of these levels' ionization energies have been determined.

The-effects of -impulse and static hydrostatic compression, and one-axis compression on 17-characteristic of surface-barrier diode SVp-5i<Mn>-Au have been stadied. It is shown that change oi direct current in this structures caused by changing of potential barrier and intrinsic positive feedback. The value of the potential barrier and the pressure changing coefficient have been determined.

The influence of nonuniformities in volume of compensated and thermal treatmanted silicon on physical mechanisms of piezoelectric resistance in those samples under action of . isotrope and unisotrope pressure-was shown.

On the basis of recieved results the posibility of construction of dynamic piezotransformers of pressure and mechanical quantity have been shown. 7

/p