Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии

Демарина, Наталия Витальевна

Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Демарина, Наталия Витальевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нижний Новгород МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии»

Автореферат диссертации на тему "Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии"

На правах рукописи

РВ од

ДЕМАРША Наталия Витальевна 7 - А В Г 2000

Электронный транспорт в баАэ структурах при радиационном воздействии

01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2000

Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И.Лобачевского.

Научные руководители: член-корреспондент РАН, профессор

-------р I)

I лиипии V,.».

кандидат физико-математических наук, с.н.с.

Оболенский С.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, с.н.с.

Тетельбаум Д.И.,

кандидат физико-математических наук, с.н.с.

Дроздов М.Н.

Ведущая организация: ГУП Нижегородский научно-исследовательский

приборостроительный институт «Кварц», г. Н.Новгород

Защита состоится « 2/6 » 2000 г. в \O.PQ

на заседании диссертационного совета Д 063.77.03 при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобаческого по адресу: 603600, Н.Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 3, ауд. to+i^Q.-giAA-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского.

Автореферат разослан » М _2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук профессор

Чупрунов Е.В.

общая характеристика работы.

Актуальность темы.

Задачи, решаемые в настоящее время в радиационной физике полупроводников, связаны с двумя противоположными тенденциями [1]:

■ избирательным усилением эффективности воздействия излучения для направленного изменения свойств облучаемого материала в технологических целях;

■ ослаблением эффективности воздействия излучения на материал для предотвращения или замедления изменения его параметров, нарушающего условия эксплуатации (проблема радиационной стойкости).

В технологических процессах микроэлектроники наиболее часто применяются электронные, ионные и лазерные пучки [2]. С помощью электронных пучков проводятся активация поверхности, сплавление, отжиг с программируемым изменением температуры, микросборка. Создание резкого профиля распределения легирующей примеси оказывается возможным благодаря широкому распространению метода ионной имплантации. Задача получения однородного распределения примеси по объему полупроводника решается путем использования метода нейтронного трансмутационного легирования. Наряду с традиционными развиваются новые радиационные методы: аморфизация материала ионами, различные варианты геттерирования, радиационная отбраковка приборов. Воздействие на материал отдельных видов излучений сопровождается формированием в объеме полупроводника кластеров радиационных дефектов. С этим процессом в последние годы связывается возможность создания материалов, обладающих большим удельным сопротивлением, сочетающимся с рекордно малым временем жизни неравновесных носителей заряда, что делает такой материал чрезвычайно перспективным для создании фотоприемников и буферных слоев полевых транзисторов и интегральных схем.

Наряду с проблемами использования излучений в технологических процессах остается актуальной задача повышения устойчивости к воздействию радиации характеристик полупроводниковых приборов, функционирующих в условиях открытого космоса и на АЭС [3].

Воздействие излучения на полупроводник сопровождается, во-первых, созданием различного рода структурных нарушений в кристаллической решетке, во-вторых, генерацией неравновесных носителей заряда за счет энергии возбуждающего излучения [4]. И если следствием первого процесса являются необратимые изменения параметров материала, то во втором случае первоначальные свойства полупроводника восстанавливаются после прекращения действия излучения.

Трудности, связанные с прогнозированием изменения характеристик материала вследствие радиационного воздействия могли бы быть преодолены при

наличии достоверных моделей, описывающих транспорт носителей заряда в полупроводниковых структурах в указанных случаях.

Таким образом, необходимость разработки теоретических моделей транспорта носителей заряда в материале, как во время, так и после радиационного воздействия диктуется следующими причинами. Во-первых, в настоящее время не существует надежных методов экспериментального измерения характерна жк электронного потока в полупроводнике. Теоретическая модель позволяет изучать физические процессы в структуре, не вмешиваясь в ее работу, понять, каким образом осуществляется движение носителей заряда в облученных структурах, какие механизмы ответственны за характеристики материала. Во-вторых, достоверная математическая модель предоставляет возможность прогнозирования электрических свойств структуры при разработке технологической цепочки создания нового материала без проведения дорогостоящих пробных экспериментов, с целью подборов технологических режимов.

В связи с тенденцией к миниатюризации активных элементов интегральных схем размеры твердотельных структур уменьшаются до нанометровых и становятся сравнимыми с характерными длинами релаксации в электронно-дырочной плазме [5]. Для описания таких структур необходимо эффективно учитывать неравновесный и нелокальный характер электронно-дырочной плазмы. Как следствие, появилась необходимость в определении влияния радиационных дефектов на дрейфовую скорость, среднюю энергию, времена релаксации энергии и импульса электронов, функцию распределения электронов по энергиям. Актуальным становится рассмотрение транспорта носителей заряда в нанометровых структурах с неоднородностями, возникающими при радиационном воздействии и имеющими размеры порядка размеров структур.

К настоящему моменту накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию электрофизических характеристик основных полупроводников (81, ве, ОаАэ) для случая облучения ионами, нейтронами, электронами [6,7]. При этом теоретические модели процессов переноса носителей заряда находятся на уровне аналитических оценок, позволяющих лишь приблизительно предсказать изменение подвижности носителей заряда в слабых полях.

Исследование процессов ионизации полупроводников при радиационном воздействии ограничивалось оценкой величин фототоков и времени жизни неравновесных носителей заряда. Недостаточно изученными до настоящего времени остаются вопросы разогрева электронного газа при воздействии ионизирующих излучений, и влияние этого разогрева на характеристики приборных структур, в частности, для случая присутствия в материале радиационных дефектов.

Анализ явлений переноса носителей заряда традиционно основывается на методе кинетического уравнения Больцмана [В]. Аналитическое решение уравнения Больцмана удается лишь для некоторых специальных случаев, в частности, когда неравновесная функция распределения в электрическом поле отлича-

ется от равновесной малым приращением. Ввиду ограниченности области применения аналитического решения неизбежным представляется использование численных методов. Практически для решения уравнения используются в основном два подхода: прямой метод итерации и непрямой метод Монте-Карло.

Преимущество второго подхода, использующего моделирование движения электрона в (г, к, /) - пространстве, состоит в возможности точного вычисления электрофизических характеристик для случая реальной зонной структуры полупроводника (многодолинность, непараболичность и анизотропия долин), реальных механизмов рассеяния [5,9]. Этот метод может быть использован для описа-' ния переходных процессов, связанных с нестационарными и неоднородными полями. Выбор такого подхода для изучения транспорта носителей при радиационном подходе оправдан, так как он позволяет свободно вводить в модель дополнительные механизмы рассеяния, изменять зонную структуру полупроводника, при этом является очень наглядным, предоставляя возможность детально исследовать влияние различных механизмов на характеристики материала.

Цель работы:

Изучение процессов, протекающих в ОаАэ структурах при дефектообразующем и ионизирующем радиационных воздействиях, путем математического моделирования с использованием метода Монте-Карло.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

■ определение характеристик точечных радиационных дефектов и разупорядо-ченных областей;

■ разработка и реализация алгоритма расчета электрофизических характеристик п-СаЛБ с радиационными повреждениями (точечными дефектами и ра-зупорядоченными областями) с использованием метода Монте-Карло;

■ построение модели поглощения ионизирующего излучения в приборных структурах;

■ разработка и реализация алгоритма расчета электрофизических характеристик п-ваАз с радиационными дефектами при ионизирующем воздействии с использованием метода Монте-Карло.

Научная новизна

полученных результатов состоит в следующем:

■ впервые метод Монте-Карло применен для моделирования процессов переноса носителей заряда в полупроводниковых структурах на основе СаАэ с радиационными дефектами;

■ впервые получены с помощью разработанной модели кинетические характеристики электронного газа в п-СаАв при дефектообразующем радиационном

воздействии: средняя дрейфовая скорость, энергия, эффективная масса, времена релаксации энергии и импульса электронов для сильных и слабых электрических полей;

■ изучено влияние радиационных дефектов на кинетику разогрева электронного газа в переменных электрических полях и обосновано использование уравнений, основанных на приближении времен релаксации, дпя моделирования процессов переноса носителей заряда в приборных струюурах при радиационном воздействии;

■ построена модель для анализа процессов разогрева электронного газа при воздействии ионизирующего излучения.

Практическая значимость

полученных в работе результатов заключается в следующем:

1. Разработанный пакет прикладных программ применяется для:

■ расчета кинетических характеристик электронов в п-СаАБ с радиационными дефектами (точечными дефектами и разупорядоченными областями различного размера);

■ моделирования процессов разогрева электронного газа в п-ваЛв с радиационными дефектами в переменных электрических полях;

■ моделирования разогрева электронного газа в п-ОаАБ при воздействии ионизирующего излучения, в частности, в однослойных и двухслойных приборных структурах.

2. Результаты моделирования используются для расчета режимов радиационной модификации характеристик полупроводникового материала.

3. Полученные с помощью разработанной модели электрофизические характеристики п-ОаАэ применяются в более простых по сравнению с методом Монте-Карло моделях переноса различного уровня - дрейфово-диффузионной, температурной и др.

4. Разработанный пакет прикладных программ введен в промышленную эксплуатацию в ряде предприятий Нижегородского региона (НИИИС, НПП «Салют») и использовался для оценки радиационной стойкости дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:

ния на радиационных дефектах при моделировании дефектообразующего воздействия излучения и учет энергетического распределения неравновесных носителей заряда при ионизирующем воздействии.

2. Разупорядоченные области оказывают преобладающее влияние на электрофизические характеристики n-GaAs, облученного быстрыми нейтронами, при концентрации легирующей примеси в материале больше 1016 см"3, действие точечных дефектов доминирует при меньшей концентрации примеси.

3. Изменение энергетического распределения носителей заряда в процессе ионизации материала приводит к разогреву электронного газа и уменьшению дрейфовой скорости носителей заряда в нанометровых структурах.

4. Воздействие ионизирующего излучения на нанометровые структуры с радиационными дефектами делает возможным увеличение дрейфовой скорости носителей заряда, первоначальное уменьшение которой было вызвано рассеянием на радиационных дефектах.

Публикации и апробация результатов.

Основные результаты, представленные в диссертации, изложены в 9 статьях и докладывались на следующих конференциях и школах: Международной межвузовской конференции «Совремс..' ые проблемы электроники и радиофизики СВЧ» (Саратов, 4-8 сентября 1997 ¡.); Международной научной конференции «Системные проблемы теории надежности, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 16-21 сентября 1997 г.); Ill Международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика» (Москва, Зеленоград, ноябрь 1997 г.); VIII межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 29 июня - 4 июля 1998 г.); XI Международной зимней школе по СВЧ электронике и радиофизике (Саратов, 2-6 марта 1999 г.); Научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ (Н.Новгород, сентябрь 1999 г.); III, IV Нижегородских сессиях молодых ученых (Н.Новгород, апрель 1998, 1999 г.); II, III Конференциях по радиофизике (Н.Новгород, май 1998, 1999 г.).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем работы составляет 160 страниц, включая 154 страницы основного текста, 63 рисунка, 6 таблиц, и список цитируемой литературы из 122 наименований (6 страниц).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы исследования, сформулирована цель работы, отражена научная новизна и практическая

значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту. Приведены данные о структуре диссертации, апробации основных результатов.

Первая глава диссертации представляет собой обзор литературных данных по Бездействию радиации на полупроводниковые материалы. Анализ литературных данных показывает, что основными источниками радиации являются атомные энергетические установки (нейтроны и гамма-кванты), космическое.пространство (протоны и электроны), ядерный взрыв (гамма-кванты и нейтроны) и исследовательские ядерные реакторы, рентгеновские и гамма-установки, а также ускорители электронов и протонов. Энергетический спектр излучения изменяется в широких пределах от единиц электрон-вольт до сотен гигаэлектрон-вольт. Интенсивность излучений варьируется от единичных частиц и квантов до потоков 109-1017 частиц/см2.

Прохождение частиц высоких энергий (электронов, ионов, нейтронов и гамма-квантов) через материал сопровождается потерей ими энергии и передачей ее этому материалу. Процесс передачи энергии среде можно разделить на два: процесс упругого взаимодействия с ядрами атомов и процесс электронного возбуждения и ионизации. Первый приводит к необратимому изменению электрофизических характеристик материала, вызываемому в основном смещением атомов, т.е. нарушениями в структуре материала. Действие второго сопровождается генерацией неравновесных носителей и прекращается после завершения воздействия излучения. Необратимые изменения характеристик материала изучаются в зависимости от интегрального потока частиц или поглощенной дозы излучения, а обратимые - в зависимости от плотности потока или мощности дозы.

Понятия о пороговой энергии смещения атома, пороговой энергии ионизации, а также введение каскадной функции, рассчитываемой с помощью каскадных моделей Кинчина и Пиза, Зейтца и Харрисона, Снайдера и Нейфельда позволяют рассчитать число первично смещенных атомов в результате упругого взаимодействия частиц высоких энергий с веществом. Основные характеристики ионизационных процессов: средняя энергия ионизации и удельные потери энергии необходимы для определения концентрации неравновесных носителей заряда при ионизации данного полупроводника.

Широкий диапазон энергий первично смещенного атома приводит к формированию в полупроводнике разнообразных типов вторичных дефектов - от простых точечных до различных размеров и конфигураций разупорядоченных областей, распределение и концентрация которых в конечном итоге определяет влияние облучения на свойства кристалла. Образование сложных структурных повреждений типа разупорядоченных областей возможно при энергии нейтронов, превышающей 0,8 МэВ, ионов, имеющих относительную атомную массу менее 20 - свыше 10 МэВ, от 20 до 60 - 1 МэВ и больше 60-0,1 МэВ. Облучение ионами и нейтронами с меньшими энергиями, гамма-квантами и электронами с

энергией до 25 МэВ сопровождается формированием в полупроводниковой матрице точечных дефектов.

К настоящему моменту накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию характеристик (подвижности, концентрации и времени жизни носителей заряда) основных полупроводников (81, Се, ваЛв) для случая облучения ионами, нейтронами, электронами. При этом теоретические модели, описывающие изменение электрофизических характеристик во время и после воздействия излучения находятся на уровне аналитических оценок, позволяющих лишь приблизительно предсказать изменение подвижности и дрейфовой скорости носителей заряда в слабых полях, и могут применяться для описания транспорта в структурах с характерными длинами, превышающими единицы микрон.

В настоящее время по мере приближения размеров твердотельных структур к нанометровой области коренным образом изменяется процесс переноса носителей заряда в таких структурах. Существенными становятся эффекты, обусловленные неравновесностью и неоднородностью электронно-дырочной системы, основным из которых является всплеск дрейфовой скорости. Как результат появилась необходимость в определении влияния дефектов, создаваемых излучением, на такие характеристики как времена релаксации энергии и импульса, средняя дрейфовая скорость, энергия электронов для значений электрических полей вплоть до 100 кВ/см.

Актуальным становится исследование транспорта носителей заряда в на-нометровых структурах при радиационном воздействии. В этом случае интерес представляет влияние на электронный транспорт остаточных радиационных повреждений (разупорядоченных областей), размеры которых сравнимы с размерами структуры. С другой стороны, разогрев электронов в структурах с длинами, сравнимыми с длиной релаксации энергии носителей, имеющий место непосредственно в процессе облучения, также должен повлечь за собой изменение кинетических характеристик электронного газа.

Вторая глава диссертации посвящена выбору математической модели. Для определения кинетических характерна ик электронно-дырочной плазмы в полупроводнике при радиационном воздействии необходимо решение кинетического уравнения Больцмана.

Численный метод решения уравнения Больцмана с помощью процедуры Монте-Карло позволяет учесть все особенности взаимодействия электронного газа с кристаллической решеткой полупроводникового материала: особенности дисперсионной картины (многодолинность, непараболичность долин), все механизмы рассеяния носителей заряда для широкого интервала значений напряженности электрического поля (£»100 кВ/см). При этом подходе устраняются недостатки, характерные для аналитического решения кинетического уравнения в случае малого отклонения от термодинамического равновесия.

Тождественность результатов расчета стационарных значений электрофизических характеристик многочастичным и одночастичным методами Монте-Карло, более простая реализация и меньшие затраты машинного времени делают целесообразным использование в качестве основного одночастичного метода решения.

Для моделирования присутствия в полупроводнике радиационных дефектов необходимо рассмотрение дополнительных механизмов рассеяния.

Частота рассеяния на заряженных точечных радиационных дефектах рассчитывалась с использованием борновского приближения для экранированного кулоновского потенциала взаимодействия. Длина экранирования в облученном материале изменяется вследствие захвата свободных носителей заряда ловушками, создаваемыми излучением. Для учета этого факта использовалось эмпирическое соотношение, описывающее уменьшение концентрации электронов в зависимости от интегрального потока излучения. Это же соотношение, дополненное экспериментальными данными об энергетических уровнях дефектов и скорости их введения, позволяет определить концентрацию точечных дефектов в материале после облучения.

Для описания разупорядоченной области использовалась модель Госсика. Согласно данной модели в центре разупорядоченной области находится электрически нейтральное ядро, обогащенное дивакансиями, оно окружено заряженной оболочкой, состоящей из комплексов вакансий с атомами примеси и дефектами. Это образование находится внутри области пространственного заряда, размеры которой зависят от концентрации носителей в ненарушенной матрице кристалла. Приближенно можно считать, что разупорядоченная область имеет форму, близкую к сферической. Решение задачи определения параметров разупорядоченной области (радиуса ядра повреждения, протяженности слоя пространственного заряда и заряда центральной части) в рамках модели Госсика стало возможным только после привлечения дополнительных экспериментальных данных о предельном положении уровня Ферми в облученном ОаАБ, о концентрации и энергетических уровнях радиационных дефектов. Рассеяние носителей заряда на поврежденных областях рассматривалось как на непрозрачных для частиц включениях. Частота рассеяния определялась через поперечное сечение включений, зависящее от энергии носителей заряда. Такой подход возможен благодаря классическому характеру движения частиц по отношению к крупномасштабному потенциальному рельефу, возникающему вблизи разупорядоченной области. Определение концентрации повреждений указанного типа основывалось на предположение о том, что каждый провзаимодействовавший с полупроводником нейтрон образует одну разупорядоченную область.

Облучение полупроводника потоком гамма-квантов сопровождается генерацией в его объеме неравновесных носителей заряда вследствие ионизации атомов быстрыми электронами, рождающимися в результате фотоэффекта или эффекта Комптона. Истинно вторичные электроны, имеющие в среднем энергию

на порядок больше тепловой, влияют на распределение электронов по энергиям, что приводит к изменению кинетических характеристик последних в процессе воздействия излучения. Разогрев носителей заряда при облучении ионизирующим излучением имеет смысл рассматривать только в нанометровых структурах, в которых время пролета сравнимо с временем релаксации энергии носителей заряда.

Процедура расчета электрофизических характеристик электронов в нанометровых структурах при воздействии ионизирующего излучения разбивалась на два этапа. На первом - определялось среднее время движения электрона в структуре заданной длины. На втором этапе рассчитывались характеристики электронного газа. Усреднение проводилось по большому ансамблю электронов.

Необходимо отметить, что в области энергий гамма-квантов от 10 до 100 КэВ, когда основным механизмом поглощения гамма-квантов является фотоэффект, формирование поглощенной дозы излучения осуществляется в два этапа: на первом - кванты, взаимодействуя со средой создают быстрые электроны, на втором - эти фотоэлектроны передают свою энергию веществу. Это является причиной неоднородного энергопоглощения на границах раздела различных сред, которое необходимо учитывать при расчете концентрации неравновесных носителей заряда. В работе предложена модель переноса гамма-квантов в однослойных и двухслойных структурах, позволяющая рассчитать распределение поглощенной энергии излучения в материале более экономично, с точки зрения затрат машинного времени, чем метод Монте-Карло, но дающая результаты близкие (в пределах допустимой ошибки) к результатам строгих расчетов.

В третьей главе диссертации обсуждаются теоретические и экспериментальные результаты исследования дефектообразующего и ионизирующего радиационных воздействий на ваАБ структуры.

Представление о влиянии радиационных дефектов на характеристики переноса электронов (подвижность, время релаксации импульса) в слабых электрических полях (порядка 1 кВ/см) позволяет получить аналитический метод расчета. Всем результатам численного расчета в работе предшествовали аналитические оценки, единственной целью которых был ответ на вопрос о величине концентрации радиационных дефектов, при превышении которой значительно их влияние на особенности переноса носителей заряда в полупроводнике.

Влияние точечных заряженных дефектов на электрофизические характеристики СаАв рассматривалось на примере дефектов, создаваемых в материале протонами с энергией в десятки килоэлектрон-вольт и электронами с энергией в единицы мегаэлектрон-вольт. Концентрация заряженных точечных дефектов определялась с помощью каскадной модели Кинчина и Пиза с привлечением ряда экспериментальных данных.

Определение влияния заряженных точечных дефектов на электрофизические характеристики п-ОаАэ проводилось с использованием аналититического и численного методов. Оценка подвижности электронов в п-СаАз с помощью со-

отношения Брукса-Херринга позволяет заключить, что для случая высокоомного материала (концентрация легирующей примеси Л^ = 1015 см"3) уменьшение подвижности в два раза имеет место при концентрации точечных дефектов, на порядок превосходящей концентрацию легирующей примеси, в то время как для низкоомного (Л^ = 1017 см"3) - порядка концентрации легирующей примеси. Это связано со слабой зависимостью подвижности от концентрации заряженных центров до величины последней порядка 101бсм"3.

С использованием метода Монте-Карло было проведено сопоставление влияния заряженных точечных дефектов и атомов ионизированной примеси на характеристики материала. Было отмечено, что увеличение содержания в материале атомов примеси ведет изменению характеристик вследствие изменения углового распределения рассеяния. В случае рассеяния на заряженных точечных дефектах с ростом их концентрации рассеяние остается малоугловым, в то время как его частота увеличивается. Поэтому электрофизические характеристики ваАя (подвижность, дрейфовая скорость, времена релаксации энергии и импульса электронов), рассчитанные в одном случае для материала с концентрацией легирующей примеси 5-10|бсм'3, в другом - для нелегировашюго материала с той же концентрацией дефектов, отличаются более чем на 20% в области напряженности электрического поля £<10 кВ/см.

Расчет с помощью метода Монте-Карло электрофизических характеристик п-ОаАБ с точечными дефектами показал, что в области напряженности электрического поля Е < 10 кВ/см рассеяние на заряженных точечных дефектах ведет к значительному уменьшению подвижности, дрейфовой скорости и времени релаксации импульса (в два раза при концентрации дефектов, сравнимой с концентрацией легирующей примеси) и увеличению времени релаксации энергии (на 30%). При больших значениях напряженности электрического поля влияние этого вида рассеяния снижается (относительные изменения характеристик составляют 20% при Е = 20 кВ/см) и становится незначительным при Е = 100 кВ/см. Было проведено сопоставление результатов теоретического расчета с экспериментальными данными. Экспериментальные зависимости получены путем обработки характеристик полевого транзистора с затвором Шотгки, облученного протонами с энергией 30 КэВ.

Исследовалось влияние заряженных точечных дефектов на транспорт электронов в нанометровых структурах. Было отмечено, что рассеяние на заряженных точечных дефектах при их концентрации, сравнимой с концентрацией легирующей примеси, является причиной уменьшения времени бесстолкнови-тельного пролета электрона в электрическом поле. Это приводит к уменьшению максимальной дрейфовой скорости в случае всплеска на 25% при напряженности поля Е— 10 кВ/см. При напряженности Е = 40 кВ/см уменьшение составляет 12% и незначительно при Е = 100 кВ/см. При концентрации заряженных точечных дефектов, сравнимой с концентрацией легирующей примеси, эффект вспле-

ска скорости перестает оказывать существенное влияние на движение электронов в структурах с длинами, превышающими 250 нм.

Влияние совокупности точечных заряженных дефектов и разупорядочен-ных областей на электрофизические характеристики п-СаАв рассматривалось на примере дефектов, создаваемых в материале быстрыми нейтронами с энергией в единицы мегаэлектрон-вольт. Концентрация заряженных точечных дефектов и разупорядоченных областей, параметры разупорядоченной области для материала с различной концентрацией легирующей примеси рассчитывались в соответствии с моделью, описанной выше.

В рамках аналитического метода было проведено сопоставление влияния заряженных точечных дефектов и разупорядоченных областей на изменение подвижности. Результаты позволяют отметить, что точечные дефекты, имея концентрацию на два порядка превышающую концентрацию разупорядоченных областей, влияют на изменение подвижности также как и разупорядоченные области только в области малых изменений подвижности (25%). При больших относительных изменениях подвижности доминирующий вклад в ее уменьшение дают разупорядоченные области.

Сравнительный анализ влияния точечных дефектов и разупорядоченных областей на электрофизические характеристики материала был проведен по результатам расчета методом Монте-Карло. Было показано, что при малой концентрации легирующей примеси (Ю15 см" ) разупорядоченные области дают вклад в изменение характеристик такой же, как и точечные дефекты лишь при занимаемом ими относительном объеме материала более 10%. При содержании примеси 1017 см'3 - их влияние преобладает. Это определило характер изменения времени релаксации энергии, которое возрастает после облучения для исходной концентрации примеси 10ь см"3. При 101 см" оно возрастает для энергии электронов меньше 0,2 эВ, при больших же значениях энергии - уменьшается.

Было проведено сопоставление результатов теоретического расчета кинетических характеристик электронного газа п-оэаб с экспериментальными данными. Экспериментальные зависимости получены путем обработки характеристик полевого транзистора с затвором Шоттки, облученного нейтронами с энергией 1 МэВ.

Обратимые изменения параметров материала при ионизации исследовались для случая воздействия на полупроводник гамма-квантов с энергией в единицы мегаэлектрон-вольт. Концентрация неравновесных носителей заряда определялась с помощью аналитического соотношения и зависела от поглощенной энергии излучения, которая для такой энергии гамма-квантов определяется коэффициентом поглощения. Расчеты по предложенной модели переноса гамма-излучения в материале (энергия квантов ^<200 КэВ) показали, что различия в сечениях генерации быстрых электронов и характере их переноса в ОаАй. А1 и Аи обусловили двукратное уменьшение поглощенной энергии излучения в ОаАэ

(структуры ОаАв и А1ЛЗаА5) и ее значительное (более чем пятикратное) возрастание в СаАв в случае структуры АиЛЗаАз.

Воздействие ионизирующего излучения на кинетические характеристики электронов исследовалось для ОаАэ структур с длинами 100, 250, 500 и 1000 нм. Генерация в объеме нанометровой полупроводниковой структуры длиной 100 нм неравновесных носителей зарядов с энергией, на порядок превышающей тепловую, приводит к увеличению средней энергии электронов от 100% до 20% при напряженности поля, меняющейся от 1 до 100 кВ/см, уменьшению максимальной средней дрейфовой скорости на 25% при концентрации неравновесных носителей, составляющей 85% от концентрации равновесных электронов.

Показано, что при концентрации неравновесных носителей заряда, сравнимой с концентрацией равновесных носителей, максимальная средняя дрейфовая скорость для структуры длиной 1000 нм уменьшатся на 60%, а 100 нм - на 25%.

Противоположное действие разогрева электронного газа, сопровождающее воздействие на нанометровые структуры ионизирующего излучения, и рассеяния на радиационных дефектах, на кинетические характеристики электронов приводит к тому, что присутствие радиационных дефектов слабо влияет на среднюю дрейфовую скорость и может в ряде случаев вызвать ее увеличение.

Слабое изменение энергетических функций распределения электронов при воздействии ионизирующего излучения и в случае присутствия в п-ОаАв радиационных дефектов допускает использование для описания электронного транспорта в нанометровых структурах квазигидродинамических методов, при условии использования в моделях электрофизических характеристик (подвижности, дрейфовой скорости, времен релаксации энергии и импульса), рассчитанных методом Монте-Карло.

В основных выводах сформулированы главные результаты диссертации:

■ Проведен расчет с использованием теоретической модели взаимодействия частиц высоких энергий (электронов, протонов и нейтронов) с ваАв, дополненной экспериментальными данными, концентрации радиационных дефектов в полупроводнике. Предложен метод определения параметров разупоря-доченной области, с помощью которого рассчитаны размеры области повреждения, внешнего слоя объемного заряда, концентрации дефектов и высоты потенциального барьера внутри разупорядоченной области для различной концентрации легирующей примеси в СаАэ.

■ Разработана и реализована в виде пакета прикладных программ модель электронного транспорта в п-ОаАэ при наличии в материале заряженных точечных дефектов и разупорядоченных областей, основанная на процедуре Монте-Карло.

Произведен расчет на основе аналитической теории и с использованием моделирования методом Монте-Карло основных кинетических характеристик электронного газа GaAs - подвижности, дрейфовой скорости, средней энергии, населенности долин, эффективной массы, времен релаксации энергии и импульса в интервале изменения напряженности электрического поля от 0 до 100 кВ/см для различных интегральных потоков протонного излучения. Проведен сравнительный анализ влияния заряженных точечных дефектов и атомов ионизированной примеси на электрофизические характеристики материала.

Проведено теоретическое исследование влияния заряженных точечных дефектов на перенос электронов в нанометровых структурах. Показано, что при концентрации дефектов, сравнимой с концентрацией легирующей примеси, эффект всплеска скорости не оказывает существенного влияния на движение электронов в структурах с длинами, превышающими 250 нм. Рассчитаны с использованием аналитического метода и моделирования методом Монте-Карло основные кинетические характеристики GaAs для случая присутствия в материале точечных дефектов и разупорядоченных областей в интервале изменения напряженности электрического поля от 0 до 100 кВ/см для различных интегральных потоков быстрых нейтронов. Проведено сопоставление результатов теоретического расчета с экспериментальными данными.

Проведено сопоставление на основе моделирования методом Монте-Карло влияния точечных дефектов и разупорядоченных областей на электрофизические характеристики n-GaAs. Отмечено преобладающее влияние точечных дефектов при малой концентрации легирующей примеси (1015 см"3) и наоборот разупорядоченных областей - в сильно легированном материале (10|7см"3).

Предложены простые аналитические зависимости кинетических коэффициентов от электрического поля для различных интегральных потоков излучения. Полученные соотношения могут использоваться в программах моделирования полупроводниковых приборов на основе макроскопических уравнений переноса.

Теоретически исследовано влияние разупорядоченных областей и точечных дефектов на особенности переноса электронов в нанометровых структурах. Построена модель поглощения ионизирующего излучения в приборных структурах при нарушении электронного равновесия на границе раздела сред (металл-полупроводник, воздух-полупроводник). Проведен расчет поглощенной энергии гамма-излучения в GaAs на границе раздела с воздухом, Аи и А1.

скорость, энергия, населенность долин) n-GaAs при напряженности электрического поля до 100 кВ/см для различной поглощенной мощности излучения. Исследован электронный транспорт в нанометровых n-GaAs структурах с радиационными дефектами при ионизирующем воздействии.

Автор выражает благодарность к.т.н. Кшаев} М.А., Фефелову А.Г. за предоставленные экспериментальные данные, к.ф.-м.н Скупову В.Д., д.ф.-м.н. Киселеву В.К., Качемцеву А.Н., к.ф.-м.н. Козлову В.А. за обсуждение полученных результатов.

Работа частично выполнена при поддержке фанта НАТО «Наука для Мира» SfP-973799 и гранта МНТП «Физика твердотельных наноструктур» (№99-1142).

список работ по теме диссертации.

1. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Моделирование воздействия ионизирующего излучения на полевой транзистор с затвором Шоттки. Зарубежная радиоэлектроника: Успехи современной радиоэлектроники. 1997, №4, С.66-80.

2. Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К., Петров С.Г. Моделирование процессов взаимодействия мягкого гамма-излучения с веществом. Новые промышленные технологии. Минатом РФ, ЦНИИ Атоминформ, 1999, Вып. 1-2, С.55-67.

3. Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К. Исследование электрофизических характеристик n-GaAs после нейтронного воздействия. Новые промышленные технологии. Минатом РФ, ЦНИИ Атоминформ, 1999, Вып. 1-2, С. 73-80.

4. Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К. Использование приближения времен релаксации для моделирования электронного транспорта в облученном нейтронами n-GaAs. Новые промышленные технологии. Минатом РФ, ЦНИИ Атоминформ, 1999, Вып. 1-2, С.80-87.

5. Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К. Новая модель для анализа процессов рассеяния в GaAs. Новые промышленные технологии. Минатом РФ, ЦНИИ Атоминформ, 1999, Вып. 1-2, С.45-55.

6. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Моделирование радиационной стойкости диода Ганна. Наука производству. 1998, №12, С. 12-16

7. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Исследование влияния разупорядоченных областей на электрофизические характеристики n-GaAs. Избранные труды открытого конкурса молодых ученых. Н.Новгород. 1999. С.97-102.

8. Demarina N.V., Obolensky S.V. Modelling of Ionizing Irradiation Influence on Schottky-Gate Field-Effect Transistor. Microelectronics Reliability. 1999, V.39-8, P. 1247- 1263.

9. Оболенский C.B., Демарина H.В., Скупов З.Д. Новый метод исследования быс-тропротекающей релаксации радиационных дефектов в полупроводниковых материалах. Известия РАН. 2000, №10 (в печати).

Ю.Кох A.B., Оболенский C.B., Демарина Н.В. Исследование радиационной стойкости диода Ганна. Тезисы научной конференции по радиофизике, посвященной 95-летию со дня рождения М.Т.Греховой, ННГУ, 1997, С.25.

П.Оболенский C.B., Фефелов А.Г., Китаев М.А., Демарина Н.В. Управление характеристиками полевого транзистора с затвором Шоттки ИК-излучением. Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ. Материалы научной конференции, Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1997, С. 129.

12.Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование воздействия мягкого гамма-излучения на характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки. Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ. Материалы научной конференции. Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1997. С. 111.

13. Оболенский C.B., Фефелов А.Г., Демарина Н.В. Коммутация выходной мощности GaAs СВЧ усилителя ИК-излучением. Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ. Материалы научной конференции. Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1997, С. 130.

14. Оболенский C.B., Фефелов А.Г., Демарина Н.В. Влияние протонного излучения на вольтамперные характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки. Третья международная научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика», Тезисы, Москва, Зеленоград, 1997, С.22.

15. Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование процессов ионизации в структуре полевого транзистора с затвором Шоттки при воздействии мягкого гамма-излучения. Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий, Материалы Международной конференции (том I), Москва-Сочи, 1997, С.53.

16. Оболенский C.B., Демарина Н.В., Китаев М.А., Фефелов А.Г. Влияние нейтронного и протонного излучения на скорость насыщения в n-GaAs. Труды VIII межнационального совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 29.06-4.07 1998г.), С. 161-165.

17. Демарина Н.В., Оболенский C.B. Моделирование влияния нейтронного облучения на шумовые характеристики ПТШ. Третья нижегородская сессия молодых ученых. Сборник Докладов. Н.Новгород, 1998, С.53-54.

18. Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование электрофизических характеристик n-GaAs после нейтронного воздействия. XI Международная зимняя школа по СВЧ электронике и радиофизике. Тезисы докладов. Саратов. 1999, С.29-30.

19. Оболенский C.B., Демарина Н.В. Использование приближения времен релаксации для моделирования электронного транспорта в облученном нейтронами п-GaAs. XI Международная зимняя школа по СВЧ электронике и радиофизике. Тезисы докладов. Саратов. 1999, С.48-49.

20. Демарши Н.В., Оболенский C.B., Киселев В.К. Моделирование переноса носителей заряда в n-GaAs с радиационными дефектами (метод Монте-Карло) Тезисы докладов научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ, 1999, ННГУ, С.59-60.

А1. PvHïâCB М.А., Оболенский C.B., Демарина Н.В., Киселев В.К. Баллистический транспорт носителей заряда в полевом транзисторе с затвором Шоттки на основе n-GaAs. Тезисы доклада научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ, 1999, ННГУ, С.60-61.

22. Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование деградации электрофизических характеристик n-GaAs после облучения быстрыми нейтронами. Тезисы четвертой нижегородской сессии молодых ученых. 1999 г. С.26-27.

23. Демарши Н.В., Оболенский C.B. Моделирование переноса носителей заряда в п-GaAs после нейтронного воздействия при наличии разупорядоченных областей (метод частиц). Труды Третьей научной конференции по радиофизике. 7 мая 1999 г. Ред. Якимов A.B.- Н.Новгород: ННГУ, 1999. С.66-68.

24. Оболенский C.B., Демарина Н.В. Моделирование переноса носителей заряда в п-GaAs после нейтронного воздействия при наличии разупорядоченных областей (приближение времен релаксации). Труды Третьей научной конференции по радиофизике. 7 мая 1999 г. Ред. Якимов A.B.- Н.Новгород: ННГУ, 1999. С.66-68.

список цитируемой литературы.

1. Винецкий B.JI., Холодарь Г.А. Радиационная физика полупроводников. - Киев: Наукова думка, 1979. - 332 с.

2. Вавилов B.C., Горин Б.М., Данилин Н.С. и др. Радиационные методы в твердотельной электронике. - М.: Радио и связь, 1990.-184 с.

3. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. М.:Энергоатомиздат, 1989.-256 с.

4. Вавилов B.C., Кекелидзе Н.П., Смирнов JI.C. Действие излучений на полупроводники. - М.: Наука, 1988.-192 с.

5. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия.-М.: Мир, 1991.-632с.

6. Ланг д. Радиационные дефекты в соединениях a'"bv. /в кн. Точечные дефекты в твердых телах. Под ред. Болтакса Б.И.-М: Мир, 1979.-379 с.

7. Коноплева Р.Ф., Литвинов В.Л., Ухин H.A. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. - М.:Атомиздат, 1971.-176с.

8. Гантмахер В.Ф., Левинсон И.Б. Рассеяние носителей тока в металлах и полупро-водниках.-М.:Наука, 1984.-351с.

9. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. - М.:Мир, 1987.- 640 с.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Демарина, Наталия Витальевна

ВВЕДЕНИЕ. и

ГЛАВА I. ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ

НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ (СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ).

1.1. Источники радиационного излучения.

1.2. Передача энергии ядерного излучения атомам облучаемой среды.

1.2.1. Теория радиационного повреждения полупроводниковых материалов.

1.2.1.1. Основные представления об образовании первичных радиационных дефектов в полупроводниках.

1.2.1.2. Возбуждение неравновесных электронов и дырок.

1.2.2. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

1.2.2.1. Нейтроны.

Образование дефектов смещения под действием быстрых нейтронов.

Ионизация материала при облучении быстрыми нейтронами.

1.2.2.2. Ионы.

Ионизация материала при облучении ионами.

Образование дефектов смещения под действием ионов.

1.2.2.3. Электроны.

Ионизация материала при облучении электронами.

Образование дефектов смещения под действием электронов.

1.2.2.4. Гамма-кванты.

Основные механизмы ионизации материала при поглощении гамма-квантов.

Особенности формирования поглощенной дозы при воздействии фотонного излучения.

Образование дефектов смещения при облучении гамма-квантами.

1.3. Долговременные изменения параметров полупроводников (вторичные радиационные дефекты).

1.3.1. Классификация вторичных радиационных дефектов.

1.3.2. Простейшие дефекты.

1.3.2.1. Типы дефектов в СаАз и их энергетические уровни.

1.3.2.2. Влияние простейших дефектов на электрофизические характеристики ОсШ.

Изменение концентрации основных носителей заряда.

Изменение подвижности основных носителей заряда.

Изменение времени жизни неравновесных носителей.

1.3.3. Разупорядоченные области (кластеры радиационных дефектов). 39 1.3.3.1. Порог образования разупорядоченной области.

1.3.3.2. Структураразупорядоченной области. Результаты экспериментальных исследований параметров разупорядоченньгх областей в СаАз.

1.3.3.3. Энергетические уровни дефектов в ОаАз.

1.3.3.4. Влияние разупорядоченньгх областей на электрофизические характеристики СаАз.

Изменение концентрации основных носителей заряда.

Изменение подвижности основных носителей заряда.

Изменение времени жизни неравновесных носителей заряда.

1.4. Особенности проявления переходных процессов при воздействии излучения. Влияние ионизационных эффектов на электрофизические свойства полупроводников.

1.4.1. Изменение концентрации носителей заряда.

1.4.2. Изменение подвижности носителей заряда.

1.4.3. Изменение времени жизни неравновесных носителей заряда.

1.5. Прикладные аспекты радиационной физики полупроводников.

1.5.1. Радиационная стойкость полупроводников.

1.5.2. Методы радиационной технологии.

1.5.3. Теоретические модели радиационного воздействия на полупроводниковые структуры.

1.6. Выводы к главе 1.

2. ГЛАВА II. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ БОЛЬЦМАНА.

2.1.1. Кинетическое уравнение Больцмана.

2.2. Малые отклонения от равновесия.

2.2.1. Общие сведения.

2.2.2. Определение исходных электрофизических характеристик материала

2.2.3. Учет радиационного воздействия.

2.2.3.1. Точечные дефекты.

2.2.3.2. Разупорядоченные области.

2.3. Метод решения кинетического уравнения, основанный на процедуре статистических испытаний (метод Монте-Карло)

2.3.1. Алгоритм метода Монте-Карло.:.

2.3.2. Расчет электрофизических характеристик.

2.3.3. Зонная структура ОаАБ.

2.3.4. Частоты рассеяния в ОаАз.

2.3.4.1. Рассеяние на акустических фононах.

2.3.4.2. Рассеяние на атомах ионизированной примеси.

2.3.4.3. Полярное оптическое рассеяние.

2.3.4.4. Междолинное рассеяние. между неэквивалентными долинами. между эквивалентными долинами.

2.3.5. Генерация случайных чисел из заданных распределений.

2.3.5.1. Методы розыгрышей из заданных распределений.

2.3.6., Учет радиационного воздействия в модели.

2.3.6.1. Дефектообразующее воздействие.

Точечные дефекты.

Разупорядоченные области.

2.3.6.2. Ионизирующее воздействие.

Модель разогрева электронного газа в коротких полупроводниковых структурах при воздействии гамма-излучения.

Модель расчета мощности дозы для случая нарушения электронного равновесия на границе раздел сред.

2.4. Выводы к главе II.

3. ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТА В n-GaAs

ПРИ РАДИАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

3.1. Моделирование электронного транспорта в необлученном материале.

3.1.1. Расчет электрофизических характеристик.

3.1.2. Особенности баллистического переноса.

3.2. Влияние вторичных радиационных дефектов на электрофизические характеристики n-GaAs.

3.2.1. Точечные дефекты.

3.2.1.1. Аналитические оценки.

3.2.1.2. Численный расчет с помощью метода Монте-Карло.

Результаты расчета электрофизических характеристик.

Экспериментальная проверка.

Влияние точечных дефектов на особенности баллистического переноса электронов в нанометровых структурах.

3.2.2. Разупорядоченные области.

3.2.2.1. Аналитические оценки.

3.2.2.2. Численный расчет с помощью метода Монте-Карло.

Определение характеристик радиационных дефектов в случае нейтронного облучения.

Сопоставление результатов расчетов методом Монте-Карло в приближении постоянного и переменного сечений разупорядоченных областей.

Анализ влияния радиационных дефектов на электрофизические характеристики n-GaAs с различной концентрацией легирующей примеси.

Экспериментальная апробация модели.

3.2.2.3. Расчет влияния разупорядоченных областей на особенности баллистического транспорта электронов в нанометровых структурах.

3.3. Моделирование переходных процессов при облучении.

3.3.1. Моделирование процессов взаимодействия мягкого гамма-излучения с веществом.

3.3.2. Влияние ионизирующего излучения на перенос электронов в нанометровых структурах.

3.3.2.1. Структуры без радиационных дефектов.

3.3.2.2. Структуры с радиационными дефектами, создаваемыми нейтронным излучением.

3.3.2.3. Экспериментальное исследование воздействия ионизирующего излучения на СаАх полупроводниковые структуры.

3.4. Выводы к главе III.

Введение диссертация по физике, на тему "Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии"

Задачи, решаемые в настоящее время в радиационной физике полупроводников, связаны с двумя противоположными тенденциями: избирательным усилением эффективности воздействия излучения для направленного изменения свойств облучаемого материала в технологических целях; ослаблением эффективности воздействия излучения на материал для предотвращения или замедления изменения его параметров, нарушающего условия эксплуатации (проблема радиационной стойкости).

В технологических процессах микроэлектроники наиболее часто применяются электронные, ионные и лазерные пучки. С помощью электронных пучков проводятся активация поверхности, сплавление, отжиг с программируемым изменением температуры, микросборка. Создание резкого профиля распределения легирующей примеси оказывается возможным благодаря широкому распространению метода ионной имплантации. Задача получения однородного распределения примеси по объему полупроводника решается путем использования метода нейтронного трансмутационного легирования. Наряду с традиционными развиваются новые радиационные методы: аморфизация материала ионами, различные варианты геттерирования, радиационная отбраковка приборов. Воздействие на материал отдельных видов излучений сопровождается формированием в объеме полупроводника кластеров радиационных дефектов. С этим процессом в последние годы связывается возможность создания материалов, обладающих большим удельным сопротивлением, сочетающимся с рекордно малым временем жизни неравновесных носителей заряда, что делает такой материал чрезвычайно перспективным для создании фотоприемников и буферных слоев полевых транзисторов и интегральных схем.

Воздействие излучения на полупроводник сопровождается, во-первых, созданием различного рода структурных нарушений в кристаллической решетке, во-вторых, генерацией неравновесных носителей заряда за счет энергии возбуждающего излучения. И если следствием первого процесса являются необратимые изменения параметров материала, то во втором случае первоначальные свойства полупроводника восстанавливаются после прекращения действия излучения.

Трудности, связанные с прогнозированием изменения характеристик материала вследствие радиационного воздействия могли бы быть преодолены при наличии достоверных моделей, описывающих транспорт носителей заряда в полупроводниковых структурах в указанных случаях.

Таким образом, необходимость разработки теоретических моделей транспорта носителей заряда в материале, как во время, так и после радиационного воздействия диктуется следующими причинами. Во-первых, в настоящее время не существует надежных методов экспериментального измерения характеристик электронного потока в полупроводнике. Теоретическая модель позволяет изучать физические процессы в структуре, не вмешиваясь в ее работу, понять, каким образом осуществляется движение носителей заряда в облученных структурах, какие механизмы ответственны за характеристики материала. Во-вторых, достоверная математическая модель предоставляет возможность прогнозирования электрических свойств структуры при разработке технологической цепочки создания нового материала без проведения дорогостоящих пробных экспериментов, с целью подборов технологических режимов.

В связи с тенденцией к миниатюризации активных элементов интегральных схем размеры твердотельных структур уменьшаются до нанометровых и становятся сравнимыми с характерными длинами релаксации в электронно-дырочной плазме. Для описания таких структур необходимо эффективно учитывать неравновесный и нелокальный характер электронно-дырочной плазмы. Как следствие, появилась необходимость в определении влияния радиационных дефектов на дрейфовую скорость, среднюю энергию, времена релаксации энергии и импульса электронов, функцию распределения электронов по энергиям. Актуальным становится рассмотрение транспорта носителей заряда в нанометровых структурах с неоднородностями, возникающими при радиационном воздействии и имеющими размеры порядка размеров структур.

К настоящему моменту накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию электрофизических характеристик основных полупроводников (81, ве, ОаАз) для случая облучения ионами, нейтронами, электронами. При этом теоретические модели процессов переноса носителей заряда находятся на уровне аналитических оценок, позволяющих лишь приблизительно предсказать изменение подвижности носителей заряда в слабых полях.

Анализ явлений переноса носителей заряда традиционно основывается на методе кинетического уравнения Больцмана. Аналитическое решение уравнения Больцмана удается лишь для некоторых специальных случаев, в частности, когда неравновесная функция распределения в электрическом поле отличается от равновесной малым приращением. Ввиду ограниченности области применения аналитического решения неизбежным представляется использование численных методов. Практически для решения уравнения используются в основном два подхода: прямой метод итерации и непрямой метод Монте-Карло.

Преимущество второго подхода, использующего моделирование движения электрона в {г, к, 0 - пространстве, состоит в возможности точного вычисления электрофизических характеристик для случая реальной зонной структуры полупроводника (многодолинность, непараболичность и анизотропия долин), реальных механизмов рассеяния. Этот метод может быть использован для описания переходных процессов, связанных с нестационарными и неоднородными полями. Выбор такого подхода для изучения транспорта носителей при радиационном подходе оправдан, так как он позволяет свободно вводить в модель дополнительные механизмы рассеяния, изменять зонную структуру полупроводника, при этом является очень наглядным, предоставляя возможность детально исследовать влияние различных механизмов на характеристики материала.

Цель работы:

Изучение процессов, протекающих в ОаАэ структурах при дефектообразую-щем и ионизирующем радиационных воздействиях, путем математического моделирования с использованием метода Монте-Карло.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: определение характеристик точечных радиационных дефектов и разупоря-доченных областей; разработка и реализация алгоритма расчета электрофизических характеристик п-ОаАэ с радиационными повреждениями (точечными дефектами и ра-зупорядоченными областями) с использованием метода Монте-Карло; построение модели поглощения ионизирующего излучения в приборных структурах; разработка и реализация алгоритма расчета электрофизических характеристик п-ОаАБ с радиационными дефектами при ионизирующем воздействии с использованием метода Монте-Карло.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем: впервые метод Монте-Карло применен для моделирования процессов переноса носителей заряда в полупроводниковых структурах на основе ОэАб с радиационными дефектами; впервые получены с помощью разработанной модели кинетические характеристики электронного газа п-ОаАэ при дефектообразующем радиационном воздействии: средняя дрейфовая скорость, энергия, эффективная масса, времена релаксации энергии и импульса электронов для сильных и слабых электрических полей; впервые изучено влияние радиационных дефектов на кинетику разогрева электронного газа в переменных электрических полях и обосновано использования уравнений, основанных на приближении времен релаксации, для моделирования процессов переноса носителей заряда в приборных структурах при радиационном воздействии; построена оригинальная модель для анализа процессов разогрева электронного газа при воздействии ионизирующего излучения;

Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в следующем:

1. Разработанный пакет прикладных программ применяется для: расчета кинетических характеристик электронов в п-ОаАБ с радиационными дефектами (точечными дефектами и разупорядоченными областями различного размера); моделирования процессов разогрева электронного газа в п-СаАэ с радиационными дефектами в переменных электрических полях; моделирования разогрева электронного газа в п-ОаАз при воздействии ионизирующего излучения, в частности, в однослойных и двухслойных приборных структурах.

3. Полученные с помощью разработанной модели электрофизические характеристики п-ОаАБ применяются в более простых по сравнению с методом Монте-Карло моделях переноса различного уровня - дрейфово-диффузионной, температурной и др.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:

1. Метод анализа, основанный на процедуре Монте-Карло, движения носителей заряда в полупроводниковых структурах при радиационном воздействии, особенностями которого является введение дополнительных механизмов рассеяния на радиационных дефектах при моделировании дефектообразующего воздействия излучения и учет энергетического распределения неравновесных носителей заряда при ионизирующем воздействии.

Публикации и апробация результатов.

Основные результаты, представленные в диссертации, изложены в 9 статьях и докладывались на следующих конференциях и школах:

Международной межвузовской конференции «Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ» (Саратов, 4-8 сентября 1997 г.);

Международной научной конференции «Системные проблемы теории надежности, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 16-21 сентября 1997 г.);

III Международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика» (Москва, Зеленоград, ноябрь 1997 г.);

VIII межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 29 июня - 4 июля 1998 г.);

XI Международной зимней школе по СВЧ электронике и радиофизике (Саратов, 2-6 марта 1999 г.);

Научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ (Н.Новгород, сентябрь 1999 г.);

III, IV Нижегородских сессиях молодых ученых (Н.Новгород, апрель 1998, 1999 г.);

II, III Конференциях по радиофизике (Н.Новгород, май 1998, 1999 г.).

Структура и объем диссертации.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведен расчет с использованием теоретической модели взаимодействия частиц высоких энергий (электронов, протонов и нейтронов) с GaAs, дополненной экспериментальными данными, концентрации радиационных дефектов в полупроводнике. Предложен метод определения параметров ра-зупорядоченной области, с помощью которого рассчитаны размеры области повреждения, внешнего слоя объемного заряда, концентрации дефектов и высоты потенциального барьера внутри разупорядоченной области для различной концентрации легирующей примеси в GaAs.

Разработана и реализована в виде пакета прикладных программ модель электронного транспорта в n-GaAs при наличии в материале заряженных точечных дефектов и разупорядоченных областей, основанная на процедуре Монте-Карло.

Произведен расчет на основе аналитической теории и с использованием моделирования методом Монте-Карло основных кинетических характеристик электронного газа GaAs - подвижности, дрейфовой скорости, средней энергии, населенности долин, эффективной массы, времен релаксации энергии и импульса в интервале изменения напряженности электрического поля от О до 100 кВ/см для различных интегральных потоков протонного излучения. Проведен сравнительный анализ влияния заряженных точечных дефектов и атомов ионизированной примеси на электрофизические характеристики материала.

Рассчитаны с использованием аналитического метода и моделирования методом Монте-Карло основные кинетические характеристики GaAs для случая присутствия в материале точечных дефектов и разупорядоченных областей в интервале изменения напряженности электрического поля от 0 до 100 кВ/см для различных интегральных потоков быстрых нейтронов. Проведено сопоставление результатов теоретического расчета с экспериментальными данными.

1 Г Л ных дефектов при малой концентрации легирующей примеси (10 см") и наоборот разупорядоченных областей - в сильно легированном материале (1017 см"3).

Теоретически исследовано влияние разупорядоченных областей и точечных дефектов на особенности переноса электронов в нанометровых структурах.

Построена модель поглощения ионизирующего излучения в приборных структурах при нарушении электронного равновесия на границе раздела сред (металл-полупроводник, воздух-полупроводник). Проведен расчет поглощенной энергии гамма-излучения в ОаАБ на границе раздела с воздухом, Аи и А1.

Разработана модель влияния ионизирующего воздействия на перенос электронов в нанометровых структурах, основанная на методе Монте-Карло. Рассчитаны кинетические характеристики электронного газа (средняя дрейфовая скорость, энергия, населенность долин) п-ОаАз при напряженности электрического поля до 100 кВ/см для различной поглощенной мощности излучения. Исследован электронный транспорт в нанометровых п-ОаАз структурах с радиационными дефектами при ионизирующем воздействии.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

8. Demarina N.V., Obolensky S.V. Modelling of Ionizing Irradiation Influence on Schottky-Gate Field-Effect Transistor. Microelectronics Reliability. 1999, V.39-8, P. 1247 - 1263.

9. Оболенский C.B., Демарина H.B., Скупов В.Д. Новый метод исследования быстропротекающей релаксации радиационных дефектов в полупроводниковых материалах. Известия РАН. 2000, №10 (в печати).

Ю.Кох А.В., Оболенский С.В., Демарина Н.В. Исследование радиационной стойкости диода Ганна. Тезисы научной конференции по радиофизике, посвященной 95-летию со дня рождения М.Т.Греховой, ННГУ, 1997, С.25.

П.Оболенский С.В., Фефелов А.Г., Китаев М.А., Демарина Н.В. Управление характеристиками полевого транзистора с затвором Шоттки ИК-излучением. Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ. Материалы научной конференции, Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1997, С. 129.

13.Оболенский C.B., Фефелов А.Г., Демарина Н.В. Коммутация выходной мощности GaAs СВЧ усилителя ИК-излучением. Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ. Материалы научной конференции. Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1997, С.130.

14.Оболенский C.B., Фефелов А.Г., Демарина Н.В. Влияние протонного излучения на вольтамперные характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки. Третья международная научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика», Тезисы, Москва, Зеленоград, 1997, С.22.

15.Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование процессов ионизации в структуре Полевого транзистора с затвором Шоттки при воздействии мягкого гамма-излучения. Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий, Материалы Международной конференции (том I), Москва-Сочи, 1997, С.53.

16.Оболенский C.B., Демарина Н.В., Китаев М.А., Фефелов А.Г. Влияние нейтронного и протонного излучения на скорость насыщения в n-GaAs. Труды VIII межнационального совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 29.06-4.07 1998г.), С.161-165.

18.Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование электрофизических характеристик n-GaAs после нейтронного воздействия. XI Международная зимняя школа по СВЧ электронике и радиофизике. Тезисы докладов. Саратов. 1999, С.29-30.

19.Оболенский C.B., Демарина Н.В. Использование приближения времен релаксации для моделирования электронного транспорта в облученном нейтронами n-GaAs. XI Международная зимняя школа по СВЧ электронике и радиофизике. Тезисы докладов. Саратов. 1999, С.48-49.

20.Демарина Н.В., Оболенский C.B., Киселев В.К. Моделирование переноса носителей заряда в n-GaAs с радиационными дефектами (метод Монте-Карло) Тезисы докладов научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ, 1999, ННГУ, С.59-60.

21.Китаев М.А., Оболенский C.B., Демарина Н.В., Киселев В.К. Баллистический транспорт носителей заряда в полевом транзисторе с затвором Шоттки на основе n-GaAs. Тезисы доклада научной конференции «Структура и свойства твердых тел», посвященной 40-летию физфака ННГУ, 1999, ННГУ, G.60-61.

22.Демарина Н.В., Оболенский C.B. Исследование деградации электрофизических характеристик n-GaAs после облучения быстрыми нейтронами. Тезисы четвертой нижегородской сессии молодых ученых. 1999 г. С.26-27.

23. Демарина Н.В., Оболенский C.B. Моделирование переноса носителей заряда в n-GaAs после нейтронного воздействия при наличии разупорядоченных областей (метод частиц). Труды Третьей научной конференции по радиофизике. 7 мая 1999 г. Ред. Якимов A.B.- Н.Новгород: ННГУ, 1999. С.66-68.

24.Оболенский C.B., Демарина Н.В. Моделирование переноса носителей заряда в n-GaAs после нейтронного воздействия при наличии разупорядоченных областей (приближение времен релаксации). Труды Третьей научной конференции по радиофизике. 7 мая 1999 г. Ред. Якимов A.B.- Н.Новгород: ННГУ, 1999. С.66-68.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Демарина, Наталия Витальевна, Нижний Новгород

1. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций (справочник) /Под ред. Сидорова H.H., Князева В.К.- М.:Сов.радио, 1976.-568 с.

2. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники /Под.ред. Ладыгина Е.А.- М.:Сов.радио, 1980.-224 с.

3. Першенков B.C., Попов В.А., Шальнов A.B. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем,- М.:Энергоатомиздат, 1988.-256 с.

4. Мырова Л.О., Чепиженко A.B. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям.-М.:Радио и связь, 1988.-296с.

5. Lund N. Cosmic-Ray Elemental Abundances. Adv. Space Res. 4, 5 (1984).

6. Кужевский Б.М. Ядерные процессы в атмосфере Солнца и солнечное космическое излучение.- М. Энергоатомиздат, 1985.

7. Jassly D.L. Tokamak Fusion Generators for Nuclear Effects Testing. IEEE Trans on Nucl. Sei. NS-29, 1519(1982).

8. Вендик О.Г., Горин Ю.Н., Попов В.Ф. Корпускулярно-фотонная технология.-М.: Высшая школа, 1984.-240 с.

9. Вавилов B.C., Горин Б.М., Данилин Н.С.и др. Радиационные методы в твердотельной электронике. М.: Радио и связь, 1990.-184с.

10. Criswell T.L., Measel P.R., Wahlin K.L. Single Event Upset Testing with Relativistic Heavy Ions. IEEE Trans on Nucl. Sci. NS-31, 1559 (1984).

11. Adolphsen J.W., Yagelovich J.J., Sahu K. e.a. Space Shuttle Flight Result of the Cosmic Ray Upset Experements. IEEE Trans on Nucl. Sci. NS-31, 1178 (1984)

12. Кашкаров П.К. Образование точечных дефектов в полупроводниковых кристаллах. Соросовский образовательный журнал. №1, 105 (1999).

13. Вавилов B.C., Кекелидзе Н.П., Смирнов JI.C. Действие излучений на полупроводники. М.: Наука, 1988.-192 с.

14. Физические процессы в облученных полупроводниках /Под ред. Смирнова JI.C.—Новосибирск: Наука, 1977.-253 с.

15. Корбетт Дж., Бургуэн Ж. Дефектообразование в полупроводниках./В кн. Точечные дефекты в твердых телах. Под ред. Болтакса Б.И.-М:Мир, 1979.-379с.

16. Коршунов Ф.П., Богатырев Ю.В., Вавилов В.А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. Мн.: Наука и техника, 1986.-254 с.

17. Браиловский Е.Ю., Конозенко И.Д. Образование дефектов в GaAs при низкотемпературном у и электронном облучении. ФТП. 5, 641 (1971).

18. Томсон М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М: Мир, 1971,-367 с.

19. Robinson М.Т., Oen O.S. The Channeling of Energetic Atoms in Crystal Lattices. Appl. Phys. Lett., 2, 30 (1963).

20. Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах.-М.: Атомиздат, 1969.-311 с.

21. Шокли В. Проблемы, связанные с р-п-переходами в кремнии. УФН, 77, 161 (1962).

22. Винецкий В.Л., Холодарь Г.А. Радиационная физика полупроводников. Киев: Наукова думка, 1979. - 332 с.

23. Дине Д., Винъярд Д. Радиационные эффекты в твердых телах.-М.:Изд-во иностр. лит., 1960.-243 с.

24. Бор Н. Прохождение атомных частиц через вещество.-М.: Изд-во иностр. лит., 1950.-150 с.

25. Seitz F., Koehler J.S. Sol. Stat. Phys. 2, 307 (1956)

26. Сивухин Д.В. Атомная и ядерная физика. 4.2 Ядерная физика. М.:Наука. 1982. -416 с.

27. Машкович В.П. Защита от ионизирующих излучений. Справочник, М.:Энергоатомиздат, 1982. 296 с.

28. Аккерман А.Ф., Грудский М.Я., Смирнов В.В. Вторичное электронное излучение из твердых тел под действием гамма-квантов М.: Энергоатомиздат, 1986.168 с.

29. Гусев Н.Г.,Машкович В.П.,Суворов А.П. Защита от ионизирующих излучений. Том 1. Физические основы защиты от излучений. М.:Атомиздат, 1980.461 с.

30. Бете X. А., Ашкин Д. Экспериментальная ядерная физика.-М.: Изд-во иностр. лит., 1955, т. 1, 141-142 е.

31. Иванов В.П. Курс дозиметрии. М.:Энергоатомиздатб1988.-400 с.

32. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. М.:Энергоатомиздат, 1989.-256 с.

33. Гайтлер В. Квантовая теория из лучения.-М.: Изд-во иностр. лит., 1956.451 с.

34. Вавилов B.C. Действие излучений на полупроводники. М.: Физматгиз, 1963.264 с.

35. Коноплева Р.Ф., Остроумов В.Н. Взаимодействие заряженных частиц высоких энергий с германием и кремнием. М.: Атомиздат, 1975. 128 с.

36. Коноваленко Б.М. О радиационных дефектах в n-германии, возникающих под действием быстрых электронов. ФТТ. 4, 379 (1962)

37. Ланг Д. Радиационные дефекты в соединениях AinBv. /В кн. Точечные дефекты в твердых телах Под ред. Болтакса Б.И.-М: Мир, 1979.-379 с.

38. Dlulbek С., Dlubek A., Krause R., Brummer О. Point Defects in GaAs Irradiated with Fast Neutrons. Phys. Stat. Sol., 107, 111 (1988).

39. Bourgoin J.S., Bardeleben H.I., Stievend D. Irradiation indused defects in III-V Semisonductor Compounds. Phys. Stat. Sol. (a), 102, 499 (1987).

40. Wurschum R., Schaefer H. E. Defects in low-temperature electron irradiated GaAs studied by positrons. Phys. Stat. Sol. (a), 104, 101 (1987).

41. Wurschum R., Schaefer H. E. Defects in semiconductors after electron irradiation or in high-temperature thermal equilibrium, as studied by positron annihilation. J. Phys. Condens. Matter. 1, SA 33 (1989).

42. Look D.C., Farmer J.W. The type-conversion phenomena in electron irradiated GaAs. J. Phys. Chem. Sol. 49, 97 (1989). r

43. Brudnyi V. N., Peshev V. V. Electron Traps in n-GaAs irradiated with high electron beam flux at high temperatures. Phys. Stat. Sol. (a). 105, К 57 (1988).

44. Stievanard D., Boddart X. Irradiation induced defects in p-type GaAs. Appl. Phys. Rev. B, 34,4048 (1986).

45. Кольченко Т.И., Ломако B.M. ФТП. 9, 1757 (1975).

46. Look D. С., Sizelove J. R. Defects production in electron irradiated n-type GaAs. J. Appl. Phys., 62, 3660 (1987).

47. Look D. C. High acception production rate in electron irradiated n-type GaAs: Impact on defect models. Appl. Phys. Lett., 35, 843 (1987).

48. Meudelberg A., Dosier C.M., Anderson W.T. et al. Dosimetry and total dose radiation testing of GaAs devices. IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-34, 1745 (1987).

49. Kitagawa M., Nakamura K. Comparative study of gamma-ray-irradiation effect on n-type GaAs and InP. IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-34, 1704 (1987).

50. Коноплева Р.Ф., Питвинов В.Л., Ухин Н.А. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. М.:Атомиздат, 1971,176 с. ::

51. Ухин Н.А. Модель разупорядоченных областей в Si, создаваемых быстрыми нейтронами. ФТП. 6, 931 (1972).

52. Brudnyi V.N., Grinyaev S.N., Stepanov V.E. Physica В: Condens. Matter. 212, 429 (1995).

53. Bertolotti M. et al. J. Appl. Phys. 38, 2645 (1967).

54. Кладько В.П., Пляцко В.П. О влиянии легирующей примеси на процесс формирования разупорядоченных областей в GaAs при облучении быстрыми нейтронами. ФТП. 32, 261 (1998).

55. Картавых А.В., Гришина С.П., Мильвидский М.Г., Рытова Н.С., Степанова И.В., Юрова И.В. ФТП. 22, 1004 (1988).

56. Martin G.M., Mitonneau A., Mircca A. Electron. Lett. 13, 191 (1977).

57. Брудный В.Н., Колин Н.Г., Новиков В.А., Нойфех А.И., Пешев В.В. Высокотемпературный отжиг и ядерное легирование GaAs, облученного реакторными нейтронами. ФТП. 31, 811 (1997).

58. Новиков В.А., Пешев В.В. Влияние неоднородного распределения радиационных дефектов в GaAs на спектры DLTS. ФТП. 32, 411 (1998)

59. Зулиг Р. Радиационные эффекты в ИС на GaAs. /В кн. Арсенид галлия в микроэлектронике. Под ред. Айнспрука Н., Уиссмена У., М.: Мир, 1988.-555 с.

60. Campbell A. В. Particle damage effects in GaAs JEET test structures. Trans. Nucl. Phys. 5-33, 1435 (1986).

61. Bruce K., William E. Waiters. Radiation effect in GaAs junction field effect transistors. IEEE Trans. Nucl. Sci., 35, 1425 (1988).

62. Chang J.Y., Badawi M.H., Decieco A. Neutrons gamma induced damage mechanisms and sinergistic effects in GaAs MESFET'S. IEEE Trans. Nucl. Sci. 36, 2068 (1989).

63. IEEE Trans. NS-30, 4457 (1983).

64. Ушаков B.B., Дравин В.А., Мельник H.H., Караванский В.А., Константинова Е.А., Тимошенко В.Ю. Радиационная стойкость пористого кремния. ФТП. 31, 1126(1997).

65. Ренгевич А.Е. Радиационные эффекты в полевых транзисторах с высокой подвижностью электронов. Письма в ЖТФ. 25, 55 (1999).

66. Котов Ю.А., Соковнин С.Ю., Скотников В.А. О радиационной устойчивости внутренней памяти программируемых цифровых микросхем. Письма в ЖТФ. 24, 29 (1998).

67. Глинчук К.Д. Прохорович А.В. Влияние облучения быстрыми нейтронами на фотолюминесценциюкристаллов n-GaAs(Te). ФТП.31, 533 (1997).

68. Иванов A.M., Строкан М.Б., Шуман В.Б. Свойства р+-п структур с заглубленным слоем радиационных дефектов. ФТП. 32, 359 (1998).

69. Козловский В.В., Захаренко Л.Ф., Шустров Б. А. Трансмутационное легирование полупроводников под действием заряженных частиц. ФТП. 26, 3 (1992).

70. Риссел X., Руге И. Ионная имплантация. М.:Наука, 1983. - 360 с.

71. Дубинин С.Ф., Пархоменко В.Д., Теплоухов С.Г., Гощицкий Б.Н. Аморфиза-ция твердых тел быстрыми нейтронами. ФТТ. 40, 1584 (1998).

72. J.P. de Souza, Danilov I., Boudinov H. Thermal Stability of the Electrical Isolation in n-type Gallium Arsenide Layers Irradiated with H, He and В Ions. J. Appl. Phys. 8112,135 (1997).

73. Козловский В.В., Козлов В.А., Ломасов В.Н. Модифицирование полупроводников пучками протонов. ФТП. 34-2, 129 (2000).

74. Мильвидский М.Г., Чалдышев В.В. Наноразмерные атомные кластеры в полупроводниках новых подход к формированию свойств материалов. ФТП. 32-5, 513 (1998).

75. ЗиС. Физика полупроводниковых приборов. Т.1.М.:Мир, 1984.-456 с.

76. Аствацатурьян Е.Р., Громов Д.В., Елесин В.В., Елисеев К.Г., Пронин С.А. Радиационные эффекты в GaAs-полупроводниковых приборах и интегральных схемах. Зарубежная электронная техника. 1, 48 (1988).

77. Оболенский С.В., Павлов Г.П. Влияние нейтронного и космического излучения на характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки. ФТП, 29-3, 413 (1995).

78. Obolensky, S.V. and Pavlov, G.P., The pulse radiation influence on MESFET. In Fundamental investigation of new materials and processes in substance, «Universities of Russia» Publishing House, Moscow, 1996, P. 17-18.

79. Рыжий В.И., Баннов H.A., Федирко В.А. Баллистический и квазибаллистический транспорт в полупроводниковых структурах. ФТП. 18, 769 (1984).

80. Гергель В.А., Мокеров В.Г., Тимофеев М.В., Федоров Ю.В. Ультраквазигид-родинамический электронный транспорт в субмикронных полевых МДП-тра'нзисторах и гетеротранзисторах. ФТП. 34, 239 (2000).

81. Ренгевич А.Е. Радиационные эффекты в полевых транзисторах с высокой подвижностью электронов. Письма в ЖТФ. 25, 55 (1999).

82. Demarina N.V., Obolensky S.V. Modelling of Ionizing Irradiation Influence on Schottky-Gate Field-Effect Transistor. Microelectronics Reliability. 1999, 39-8, P. 1247 1263.

83. Гантмахер В.Ф., Левинсон И.Б. Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках.-М.:Наука, 1984.-351с.

84. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.Наука, 1978.-616 с.

85. Бонч-Бруевич B.JI., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.:Наука, 1977. - 672 с.

86. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия,- М.: Мир, 1991,632 с.

87. Harrison J.V., Hauser J.R. J. Appl. Phys. 47, 292 (1976). 88 Weisberg L.R. J. Appl. Phys. 33, 1817 (1962)

88. Flanagen T.M. Carrier Scattering from Defects in Neutron-Bombarded Semiconductors. IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-15-6, 42 (1968).

89. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика. T.III. Квантовая механика. Нерелятивистская теория.-М.:Наука, 1989. 768 с.

90. Cleland J.W. et al. Phys. Rev. 98, 1742 (1955)

91. Wertheim G.K. Phys. Rev. Ill, 1500 (1958)

92. Gossik B.R. Disordered Regions in Semiconductors Bombarded by Fast Neutrons. J. Appl. Phys. 30, 1214(1959).

93. Джандиери М.Ш., Церцвадзе А.А. Исследование подвижности носителей заряда в полупроводниках с разупорядоченными областями. ФТП. 5, 1445 (1971).

94. Пекар С.И. Теория подвижности в электроннных полупроводниках с заряженными дефектами. ФТП. 8, 115 (1966).

95. Frish H.L., Morrison High Field Magnetoresis of Inhomogenious Semiconductors and Plasmos the Straitifled Medium. Ann. Phys. 26, 181 (1964).

96. Хокни P., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. М.:Мир, 1987,- 640 с.

97. Fawsett W., Boardman D.A. and Swain S. Monte Carlo determination of electron transport properties in gallium arsenide. J. Phys. Chem. Solids. 31, 1963 (1970).

98. Диффузия горячих электронов. /Под ред. Пожелы Ю. Вильнюс: Мокслас, 1981,-212 с.

99. Pozela J., Reklaitis A. Diffusion Coefficient of Hot Electrons in GaAs. Sol. State Commun. 27, 1073 (1978).

100. Quaranta A. Alberigi, Borsari V., Jacoboni C., Zanarini G. Electron Diffusion in CdTe. Appl. Phys. Lett. 22, 103 (1973).

101. Pozhela, Yu. K. and Reklaitis, A., Electron transport properties in GaAs at high electric field. Solid-St. Electron. 23, 927 (1980).

102. Blakemore J.S. Semiconductor and Other Major Propertise of GaAs. J. Appl. Phys. 53(10), R123 (1982). .

103. Ruch J.G. and Fawsett W. Temperature dependence of the transport properties of gallium arsenide determined by a Monte Carlo method. J. Appl. Phys. 41, 3843 (1970).

104. Демарина H.B., Оболенский C.B. Моделирование воздействия ионизирующего излучения на полевой транзистор с затвором Шоттки. Зарубежная радиоэлектроника: Успехи современной радиоэлектроники. №4, 66 (1997).

105. Аккерман А.Ф., Никитушев Б.М., Ботвин В.А. Решение методом Монте-Карло задач переноса быстрых электронов в веществе. Алма-Ата: Наука, 1972.163 с.

106. Сторм Э., Исраэль X. Сечения взаимодействия гамма-излучения (для энергий 0.001-100 МэВ и элементов с 1 по 100 ). Справочник. М.:Атомиздат, 1973.-256 с.

107. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М.: Физматгиз, 1962.-892 с.

108. Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К., Петров С.Г. Моделирование процессов взаимодействия мягкого гамма-излучения с веществом. Новые промышленные технологии Минатом РФ, ЦНИИ Атоминформ, 1999, Вып. 1-2, С.55-67.

109. Золотухин В.Г. и др. Поле излучения мононаправленного источника гамма-квантов. М.: Атомиздат, 1974.-160 с.

110. Эберт Г. Краткий справочник по физике. М.:Физматгиз, 1963,- 552 с.

111. Ruch J.G., Kino G.S. Transport properties of GaAs. Phys. Rev. 174-3, 921 (1968).

112. Houston P.A., Evans A.G.R. Electron drift velocity in n-GaAs at high electric fields. Solid-St. Electron. 20, 197 (1977).

113. Braslau N., Hauge P.S. Microwave measurements of the velocity-field characteristic of GaAs. IEEE Trans. Electron. Dev. ED-17, 616 (1970).

114. Ashida K., Inoue M., Shirafuji J., Inuishi J. Energy relaxation efect of hot electron in GaAs. J. Phys. Soc. Jap. 37, 408 (1974).

115. Оболенский С.В., Скупов В.Д., Фефелов А.Г. ЖТФ. 69, 129 (1999).

116. Оболенский С.В., Китаев М.А. Полевой транзистор с 30 нм затвором. ПЖТФ. 26, 13 (2000).

117. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Исследование влияния разупорядоченных областей на электрофизические характеристики n-GaAs. Избранные труды открытого конкурса молодых ученых. Н.Новгород. 1999. С.97-102.

118. Garth J.C., Chadsey W.L., Sheppard R.L. Monte-Carlo analysis of dose profiles near photon irradiated interfaces. IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-22-6, 2562 (1975).