Излучательная рекомбинация на примесно-дефектных центрах в облученном германии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ртб

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 0 ■■■ •••• ' ' '

На правах рукописи

ДОЛГИХ Наталья Ивановна

УДК 621.315.592

ИЗЛУЧА'ГЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ НА ПР!'.МЕСНО-ДЕ»ЕКТНЫХ

ЦЕНТРАХ В ОКЛУЧЕЯКОМ ГЕРМАНИИ 01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математичоския наук

%

МИНСК 1994

Работа выполнена в Белорусском государственном университете, г.Минск

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

ведущий научный сотрудник БЫКОВСКИЙ В.А. Официальные оппоненты: член-корреспондент АН РБ,

доктор физико-математических наук, профессор ГРИБКОВСКИЙ В.П. (Институт физики АН РБ им. Б.И.Степанова)

кандидат физико-математических наук, доцент ЛИТВИНОВ В.В. (Белгосуниверситет г.Минск)

Институт физики твердого тела и полупроводников АН Беларуси

Защита диссертации состоится 14 окт^р"_ 1994

года в 14-00 часов на заседании специализированного Совета Д 056.03.05 по присуждению ученой степени доктора наук в Белорусском государственном университете (220050, г.Минск, проспект Ф.Скорины, 4, комната 206).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета имени В.И.Ленина. Автореферат разослан_ 1994 года.

Ведущее научно-

исследовательское

учреждение:

Ученый секретарь специализированного Совета * доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы . Германий является первом полупроводниковым материалом на основе которого были проверены теоретические принципы физики полупроводников и созданы основные элементы полупроводниковой электроники, он оказался в центре внимания после того, как результаты исследований привели к открытию транзисторного эффекта Ш, что заложило основы практической полупроводниковой электроники. Итоги последующих исследований и широкого практического использования полупроводниковых материалов показали, что универсального материала-не существует - есть определенные области физических явлений и их применений, где свойства конкретного полупроводникового материала могут быть реализованы наилучшим образом. Поэтому, отступив на второй план, германий все же является ведущим материалом для создания уникальных по свойствам детекторов высокоэнергетических частиц [23, приемников излучения и оптических элементов систем инфракрасного диапазона [33. квантовых генераторов субмиллиметрового диапазона [43, особо малошумящих диодов и усилителей СВЧ диапазона. Дальнейшее расширение областей применения германия связывается в настоящее время с получением крупногабаритных (диаметром ; Соле 76 мм) монокристаллов высокочистого германия с предельно низким содержанием примесей. Примесный состав высокочистого германия определяется электрически активными примесями (В. Са. А1, Р) с концентрацией /Л -II /чю10см"а и нейтральными - (С, Б1, О, Н, Ш с концентрацией 101Э-101Всм"3, которые, однако, при определенных условиях могут участвовать и в

• 3

проводимости и в захвате неравновесных носителей заряда. Эффективное взаимодействие нейтральных примесей с дефектами структуры может определять электрофизические и оптические свойства термообработанных и облученных монокристаллов. Установление микроструктуры, свойств и механизмов образования оптически активных примесно-дефектных комплексов в германии является актуальной задачей в связи с:

1) необходимостью повышения радиационной и термической стойкости изготовленных на основе германия приборов;

2) применением и развитием радиационных и термических способов управления свойствами монокристаллов;

3) возрастающим научным интересом к изучению поведения изовалентных, нейтральных и глубоких примесей в полупроводниковых материалах.

Из этого следует, что результаты изучения

примесно-дефектного взаимодействия в • германии, как наиболее чистом и совершенном полупроводниковом материале, могут быть модельными для физики реального кристалла.

Германий явился первым материалом, на котором было изучено влияние облучения высокоэнергетическими частицами на свойства полупроводниковых кристаллов и приборов. .

Вместе с тем в свете последних достижений по механизмам дефектообразования в полупроводниках, подлежат критической оценке и анализу результаты исследований в специально нелегированных-кристаллах герания. Почти нет информации о структуре и примесном составе радиационных дефектов (РД), хотя для них получен обширный набор экспериментальных . данных о спектре энергетических уровней в запрещенной зоне, сечениях захгйта носителей заряда, изучена кинетика образования и

4

отжига дефектов.

Одним из универсальных спектроскопических методов исследования свойств полупроводниковых материалов является низкотемпературная (1М.2 К) фотолюминесценция (ФЛ). Чувствительность примесных центров и дефектов в полупроводниках к внешним воздействиям (давлению, магнитным и электрическим полям, температуре) делают эту методику достаточно универсальной. Несмотря на сложность реализации метода м в Се, были получены основополагающие результаты по электронно-дырочной жидкости (ЭДН), многоэкситошшм комплексам (МЭК), дислокационному излучению. И вряд ли должны существовать ограничения физической природы на излучательную рекомбинацию с участием радиационных дефектов в Се, Цель тз а боты заключается в исследовании процессов примесно-дефектного комплексообразования в кристаллах германия с участием нейтральных остаточных технологических, мелких легирующих и глубоких примесей, проявляющихся в образовании •центров излучатольной рекомбинации . в . спектрах , низкотемпературной люминесценции криоталлов, облученных высокоэнергетическши чпстицами- электронами, нейтронами, ионами. Для достижения ее ставились задачи:

а) иследопать спектры фотолюминесценции (ФЛ) примесно-дефектных центров и их природы в облученных монокристаллах;

б) изучить кинетики накопления и температурного диапазона существования примесно-дефектных комплексов в облученных монокристаллах;

в) выполнить сравнительное ., изучение примесно-дефектных комплексов при облучении монокристаллов . германия электронами, нейтронами, ионами;

5

г) идентифицировать линии спектров ФЛ и исследовать особенности формирования и отжига примесно-дефектных центров,ИР.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В спектрах фотолюминесценции кристаллов германия, облученных высокоэнергетическими электронами обнаружен ряд электронно-колебательных полос излучения с бесфоношшми линиями, которые обусловлены центрами излучательной рекомбинации, перестраивающимися в процессе отжига кристаллов и включающими в свой состав атомы остаточной технологической примеси углерода.

2. Центры излучательной рекомбинации в кристаллах германия, облученных быстрыми нейтронами, обусловлены собственными дефектами, образующимися при распаде областей разупорядочения в процессе отжига.

3. Участив примесных атомов водорода в образовании различных по структуре центров излучательной рекомбинации в облученных высокоэнерготическими частицами кристаллах германия.

4. Примесно-дефектные комплексы в легированных глубокими примеси * и облученных кристаллах германия, включающие в свой состав межузельный атом переходного металла (Т1), вакансию (V) и мелкую донорную примесь - Т,У

Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные о радиационной стойкости кристаллов германия могут быть использованы для разработки рекомендаций по технологии выращивания монокристаллов . используемых для создания ' детекторов высокоэнергетических частиц. Применительно . к германию развит метод низкотемпературной фотолюминесценции при Т-4.2 К для качественного анализа остаточных технологических

примесей и может бить использован для совершенствования технологии роста высокочистых кристаллов германия.

Полученные данные об участии остаточных технологических примесей (углерод, водород, переходные металлы) в дефектообразовании в германии стимулируют изучение физики этих процессов и развитая новых теоретических моделей.

Результаты включены в отчеты "Исследовать электрические, оптические и рекомбинационные свойства кремния, германия, арсенида галлия, алмаза и нитрида бора, содерка'дих примесные, радиационные и термические дефекты, и разработать методы контроля основных параметров полупроводниковых приборов на их основе". Исследования по теме проводились в БПИ, БГУ в 1981-1985 г.г. в рамках республиканской программы "Кристалл" N гос. регистрации 81028456, и N 01890003037 в рамках научно-технической программы 27.01.Р (03.04) в 1986-1990 г.г. Апробация работы. Результаты провиденных исследований докладывались на VII Республиканской конференции молодых ученых Белоруссии и Прибалтики по спектроскопии и квантовой электронике (Паланга, 28-29 мая 1985г.), на XVI Всесоюзном совещании по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллам!! (Москва, 26-28 мая 1986г.), на 1-й Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Новые процессы получения, обработки и исследования металлических материалов" (Москва, Г987г.), на Республиканской научно-технической конференции "Радиационнаяфизика твердого тела" (Минск, 23-24 мая 1989г.), на международной конференции "Оптическая идентификация в полупроводниках" (6-9 августа 1990г., София), на семинарах кафедры физики полупроводников.

.Пуп.'-нкоцип; содержание работы отражено в 11

опубликованных научных работах.

Положения, выносимые на защиту.

1. Участие атомов остаточных технологических примесей (С, Б1. Н, О, Ю в образовании центров излучательной рекомбинации в облученном германии, установленное с использованием данных ло технологии роста и легирования кристаллов. В состав центров излучательной рекомбинации в кристаллах германия, облученных высокоэнергетическими электронами, ^-квантами ЙОСо входят примесные атомы углерода, в облученных быстрыми нейтронами - собственные дефекты. Большей радиационной стойкостью обладают материалы, содержащие остаточную технологическую примесь кремния.

2. Участив атомов остаточной технологической примеси водорода в образовании центров излучательной рекомбинации в кристаллах германия, облученных высокоэнергетическими частицами, а также в материалах, имплантированных ионами водорода. Оптическая активация остаточной примеси водорода при облучении кристаллов германия быстрыми нейтронами.

3. Примеоно-дефектные центры излучательной рекомбинации в легированном глубокими примесями переходных металлов и облученном германии, . и установленная на основе типа и уровня легирования мелкой примесью, условий облучения и отжига кристаллов структура центров т^ включающих меадоузелышй атом переходного металла (Т,), вакансию (V) и узловой атом мелкой донорной примеси

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, Приложения и списка литературы к нему, основных результатов и выводов, списка цитированной литературы. Она содержит 195 страниц машинописного текста, в

■ ■• • ' ' 8 - .

том числе 33 рисунка,. 7 таблиц и список цитированной литературы из 165 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ.

Во введении обоснована актуальность темы иследования, сформулироемю цель работы, охарактеризована научная новизна и практическая значимость результатов, изложены основные положения, гшносимио на защиту.

Первая глава содержит краткий обзор литературных дзнных по технологи;; выращивания, примесно-дефектному комплекеообразованию, радиационным дефектам и ■ механизмам образования центров излучательной рекомбинации в германии.

Основное внимание уделено рассмотрению вопросов примесно-дефектного комплексообразования в высокочистом германии, содержащем остаточные технологические примеси. Рассмотрены методы получения чистых кристаллов Со и примесный состав в зависимости от метода получения материала. Дан краткий обзор излучательной рекомбинации в Се. Рассмотрено дефектообразование. инициированное облучением и собственно примесями, а также взаимодействием примесей с РД. На основании анализа литературных данных сформулированы основные задачи, решаемые в диссертации.

Во второй главе описан метод и объекты исследований. Фотолюминесценция образцов (ФЛ) исследовалась в диапазоне 1.6-3.2 мкм (0.75-0.35 эВ) на установке« изготовленной на базе монохроматора "ИКМ-1" с дифракционной решеткой 600 штр/мм. Для . возбувдения кристаллов использовались аргоновый лазер 11А-120 и ксеноновая лампа ДКсШ-3000. В

9.

о

качестве приемника рекомбинационного излучения применялись охлаждаемые жидким азотом Фотосопротивленмя РЬБ. Полученные электрические сигналы усиливались селективным нановольтметром "1)п]];ап 234 В" и регистрировались на самописце "ШИП 620.02й.

Исследовались чистые материалы ГЭС-30-40 и ГДГ-30-45, легированные сурьмой до концентрации N^4« Ю1Э и галлием N =,6.Ю,эсм-э. выращенные по методу Чохр&льского в графитовых

С л

тиглях. Кислородный материал с N -вио^см"3

содержал кислород Кв-5«Ю1всм'3 и с Л5ь~3.5»1014 и N -6.10,всм-э.

о

Исследовался набор образцов внсокочистого Се с концентрацией (МА-Ио)-Ю10см"3, выращенный в лаборатории Лоренца доктором Халлером Е.Е. Эти материал!; оыли получены в тиглях из синтетического кварца или с нанесением пиролитичоского графитового покрытия в различных газовых средах.

Исследовались также материалы легированные Р, Ав, БЬ.В! с концентрацией п=Ы013-1«Ю|7см"3, а также серийные материалы, легированные золотом, ртутью в процессе ви-ркцтаккя.

Прпмеск N1, Рй, Си вводились да&уа'.ей из растворов электролитов. Диффузия И осуществлялась гг расплаве с последуй^-Я разгонкой. Изотермический г и&01;^ннкй отжит проводился в вакуумпров&кных кварцевых ысулах.

Облучение элвхтров&ма с энергией 4,5 м:,е щл&с.дйл50Ь при ТеЗОО к К11 ускорителе ЛУЭ-25 (Фз.1.Ю1 а(. njijr.4c.orb тока составляла Ю1Эс*,см"а.ОЗлучо5ше нейтронами орунествлялось при температуре 350 К В канале реактора БВР-ц фдюенсами (Ф)

Ы0'8...5«10,всм"а, отношение тепловых 1->Пгр.ь:оЕ к быстрым

10

составляло 10:1. Облучение ионами проводилось на стандартных промышленных установках.

В третьей главе приведены результаты исследований оптических свойств дефектов в германии, облученном электронами, у-квантами 60Со, нейтронами, ионами.

В результате исследования облученного

высокоэнер^тическими частицами (электроны, нейтроны, ионы) германия установлено, что собственное излучение уменьшается и' восстанавливается после высокотемпературного оталга кристаллов в зависимости от вида и дозы облучения, типа материала. В спектрах ФЛ после облучения электронами, 7-квантами бил обнаружен ряд новых электронно-колебательных полос в диапазоне энергий 0.6881-0.7214 эВ, обусловленных центрами ИР радиационного происхождения, проявляющихся в кристаллах с концентрацией легирующих примесей N *

вь» С &

4»1013см"э независимо от вида мелкой легирующей примеси. Вид зависимости интенсивности линий от температуры отжига позволил предполагать, что они обусловлены разными центрами ИР, последовательно перестраивающимися из одного в другой. Анализ дозовой зависимости относительной интенсивности линий свидетельствует о различной структуре центров, а также о вхождении остаточных технологических примесей в их состав. Кроме указанных центров при облучении электронами дозой Ф -2-1017эл/см2 в области энергий 0.73-0.74 эВ обнаружен ряд узких линий излучения, обусловленных также различными центрами радиационного происхождения, что следует из зависимости относительной интенсивности от температуры отжига. По механизму ИР данные центры отоадоствлены со связанными на РД экситонами.

В спектрах ФЛ облученного быстрыми нейтронами германия обнаружен другой набор электронно-колебательных полос л диапазоне энергий 0.6136-0.7233 эВ, обусловленных ИР на точечных дефектах, образующихся при распаде областей разупорядочения после отжига кристаллов при Т>300°С. Установлено, что данные РД носят собственный характер, т.к. не зависят от типа легирующей и остаточной технологической примеси. Показано, что облучение нейтронами большой дозой вплоть до 5»1018см~а превращает германий в ядерно-легированный мелкими примесями Са, Аз, Бе с характерным спектром ФЛ, обусловленным указанными примесями и проявляющимся через узкие бесфононные линии.

Обнаружена серия линий ФЛ, обусловленных водородосодержащими дефектами в облученном германии. При этом .установлена идентичность дефектов, введенных имплантацией высокоэнергетичными ионами Н*, Б* и введенных облучением быстрыми нейтронами в образцы, выращенные в атмосфере водорода (дейтерия) и проявляющимися в спектрах ФЛ через линии -0.5668 и Та-0.5616 еВ. Кроме Т-центров в имплантированных ионами водорода (дейтерия) образцах в интервале температур отжига 200«Тота *300вС обнаружена Р-линия 0.6751 эВ проявляющая изотопический сдвиг при замене водорода на дейтерий, и Н-полоса, также характерная для водородосодержащих дефектов. Анализ формы электронно-колебательной полосы с бесфононной линиой ' Р и энергетического сдвига Н-полосы с ростом температуры отжига свидетельствует о включении в эти центры № рздгащшюых дефекте» различней сложности.

В спектрах ФЛ германия, имплантированного ионами тврпш

газов Не** и Аг* после откига при Т=350-450°С обнаружены новые линял излучения N,,-0.513 и -0.512 эВ, отождествленные с 1С мил-кс^'И кож .в с гд. Показано, что имплантация ионами азота ГГ ;н»я с.ди? к ог,ряг>сг;г.!г/ю в Се ряда центров ИР. ОООГРОТСТШЧЯКХ рясигдчнш.1 ТОМПерПТУрИЫМ интервалам откига. Ирсягленкр в спектрах ад сглрсксЯ полос?: излучения с максимумом -0.61 пВ обусловлено имплантацией иенами Б!* • и по* и рпзупорядоче.чием решетки вследствие имплантации вплоть до аморфизации. Из анализа собственного экситонного излучения следует, что в случае ионов 51- исходный порядок восстанавливается после Тотж г500°С, а в случае ионов Се* не восстанавливается вплоть до Тотж =600°С.

Четвертая глава содержит результаты исследований примесно- дефектного состава обнаруженных центров ИР.

Сравнительный анализ фотолюминесцентных характеристик облученного высокочистого германия и контролируемых технологических условий его выращивания показал возможность применимости метода ФЛ для контроля примесно-дефектного состава германия. Благодаря взаимодействию остаточных технологических примесей с радиационными дефектами с образованием центров. ИР стало возможным контролировать примесный состав облученного электронами и нейтронами германия.

На основании анализа материалов тиглей тф. выращивании кристаллов установлено, что характерней для электронного облучения германия набор линий обусловлен лефектнши центрами ИР радиационного происхождения, вюшадщшя в свой состав атомы остаточной технологической придаси углзрода. Установлен факт высокой радиационной стойкости• облученного электронами

германия, выращенного в кварцевых тиглях. Сравнительный анализ интенсивности линий ФЛ радиационного происхождения и линий собственного излучения облученного электронами и подвергнутого термообработке германия показал, что германий р-типа с концентрацией N <Ы014см~3 является более радиационно стойким по сравнению с германием п-типа с равным по величине содержанием основной легирующей примеси БЬ.

Показано, что серия линий, характерная для германия, облученного быстрыми нейтронами, обусловлена дефектами, не включающими примесные атомы С, 81, Н, 0, N. атомы примесей III и V групп.

Водородосодержащими дефектами объясняется полоса излучения с линиями Т4 и Т в спектре ФЛ германия, облученного быстрыми нейтронами после отжига при Т=350°С. Кроме того, водородосодержащими дефектами обусловлены и линии 1^-0.6539 и Р'аТ0.6475 эВ, обнаруженные в образцах, выращенных в атмосфере дейтерия и в образце КГПЗ-1 после облучения электронами начиная с дозы облучения Ф>5-1016эл/см2 и проявляющиеся до Тотж *150°С.

Обнаружены центры ИР, содержащие примесь кислорода. Наблюдаемая при То0р =15 К полоса 0.730 эВ в спектре ФЛ термообработанного при Т=350°С легированного кислородом германия объясняется оптическими переходами на кислородосодержащих центрах ИР. Линия 0.7372 эВ наблюдаемая при Тобр =1.8-4.2 К в германии с содержанием кислорода N =(0.6-1.7)•1017см"3 после термообработки в режимах образования термодоноров объясняется излучательной рекомбинацией экситона, связанного на термодонорах нескольких типов на основе анализа формы линии, зависимости интенсивности

14

линии от температуры образца и от температуры и времени отжига. Установлено, что примесные атомы кислорода в германии способны наряду с собственным комплексообразованием взаимодействовать с РД с образованием центров ИР. Обнаруженная в легированном кислородом германии и облученном потоком Ф=М0,7см"а после термообработки до Тотж й125°С четырехкомпонентная полоса излучения 0.737 эВ с ЬА-фононным повторением обусловлена как минимум четырьмя типами А-центров (У+0 ). Полоса и, обнаруженная в спектре ФЛ легированного кислородом с N «1.7-10,7см"3 германия, облученного потоком быстрых нейтронов Ф=М05<см"3 и термообработанкого в интервале 70ТК -350-420°С обусловлена также кислородосодержацим центром ИР.

Показано эффективное взаимодействие примесей переходных металлов г» готыании с 1'Л образованием центров ИР.В легарошшш донорными примасями Р, Аз, ЗЬ, В1 и примесями ».доходных металлов Р<1, N1 германии, облученном электронами поток'-м Ф=(0.3-1) • К)17 см"2 поело термообработка при Т„тж -гг.о°с ейнарукош гории линий м. Проведенный ."к'¡.лиз .-.авио'л.ости цолокенял жг/й от типа и концентрации мелкой легирующей примеси, условий и процессов дефектообразования и отжига позволил предположить образование комплексов ТВ V, включающих междоузелыше атомы переходных

I о

металлов Т , доноры и вакансии V.

Факт, взаимодействия примесных атомов золота с РД с образованием центров ИР установлен для германия, легированного золотом с НАи- Ы0,Бсм"э и облученного электронами потоком Ы017см"а в интервале температур отжига

.-300-500"С.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В спектрах ФЛ кристаллов п-, р-типа германия (р*10 Ом.см), облученных высокоэнергетическими электронами, у-квантами 60Со впервые обнаружены и изучены электронно-колебательные полосы излучения с бесфононными линиями , обусловленные центрами из-лучательной рекомбинации радиационного происхождения. Показано, что в процессе отжига кристаллов до Т=300°С последовательное появление линий излучения А", А , А , В , В , С , С , а,

1 2 3 1 2 1 Я

р, у, 5, е, 5 обусловлено перестройкой центров излучательной рекомбинации. На основе дозовых зависимостей интенсивности линий излучения установлено, что центры излучательной рекомбинации обладают различной структурой и в их состав наряду с радиационными дефектами входят атомы остаточных технологических примесей. .

2. Проведен анализ условий образования центров излучательной рекомбинации в облученном электронами, у-квантами германии с использованием данных по технологии роста и легирования кристаллов. Доказано, что в состав центров А1, А2, Аэ, В^ В2, С1§ Са. Бз ,«,'0, у, б, е. 5 входят атомы остаточной технологической примеси углерода. В кристаллах с Мд,Ыд<1•Ю14ем~3 атомы мелких легирующих примесей (БЬ.Са) не входят в состав обнаруженных центров излучательной рекомбинации.

3. Установлена, что центры излучательной рекомбинации X, У, Ъ, V, V в германии, облученном быстрыми реакторными нейтронами, обусловлены собственными дефектами, образующими в процессе распада областей разупорядочения при отжиге кристаллов при Тг350°С. Результатами исследования материалов, полученных в различных технологических условиях роста (материалы тиглей,

16

атмосфера роста) и легирования доказано, что в состав центров нзлучвтельной рекомбинации в облученных быстрыми нейтронами кристаллах германия не входят атомы мелких легирующих (БЬ,Са)и остаточных технологических (С,Б1) примесей.

4. В спектрах фотолюминесценции кристаллов германия, трансму-тационно легированных облучением тепловыми нейтронами, обнаружены центры излучат'ельной рекомбинации дублет 0.7243, 0.7251 ЭВ [Се(БЬ.Са), N „ <(4-7)•10,ЭСМ"Э] и 0.7340 эВ

БЬ, са

[Се({^,5Ь),ЛНо=4.7-Ю14см"э, Лвь=2.2-101Эсм"3], представляющие связанные экситоны.-Исследование интенсивности излучения от дозы облучения, энергии локальных ' фоновов в полосах электронно-колебательных повторений позволило, предложить модель центров типа пар атомов трансмутационно вводами доноров мышьяка, селена и акцепторов галлия, ртути: Ав-Са,

5. Установлено участие примеси водорода в образования- различных по структуре и сложности ' центров нзлучательной рекомбинации в облученных кристаллах германия. Обнаружены точечные центры, включающие в свой состав нвряду с водородсял собственные дефекты (центры 1,-0.5668, Та-0.561б эВ) - при облучении нейтронами й имплантации ионами водорода. Показано, что остаточная примесь водорода, может быть переведена в оптически активное состояние (центры Т . Т ) • с участием собственных дефектов при облучении кристаллов быстрыми нейтронами. .Обнаружено, что при имплатации ионами водорода образуются локальные центры Iи-гктрь Р-0.6751, Р,-0.6745 эВ5 2 масштабные пространственные кимглексы (К-0.545, Н'-0.535 . эВ) со значительным чя^пом связей Се-Н(Б), что .' доказано изотопическими сдвигами

энергетического положения линия Р. Р (5Е--0.6 шВ} и полос Н, Н' [5К=(10-15) мэВ] излучения при замене водорода на дейтерий.

6. Показано, что примесные атомы кислорода в кристаллах германия при радиационных и термических воздействиях участвуют в образовании центров излучательной рекомбинации. Анализ Формы полосы излучения 0.737 эВ в термосбработанных кристаллах Се(0)от температуры (350-400"С) и времени (1-200 ч.) отжига, температуры образцов (Т=1.8, 4.2, 15 К) позволил интерпретировать ее как рекомбинацию экситонов, связанных на нескольких типах термодоноров. Четырехкомпонентная структура излучения в области 0.734-0.738 эВ в облученных электронами кристаллах Се(0) обусловлена экситонами, связанными на различным образом ориентированных А-центрах - дефектах У-0 .

7. Обнаружены центры излучательной рекомбинации в легированных глубокими примесями (Рй, N1, Аи) и облученных быстрыми электронами кристаллах германия. На основе анализа зависимости интенсивности и энергетического положения линий излучения от концентрации и типа мелкой легирующей (БЬ.Аа), глубокой (Pd.Nl) примесей, условий облучения и.отжига кристаллов предложена модель центров Т У 1>в. включающих междоузельнне атомы переходных металлов Т,, вакансию V и узловой атом донорной примеси Б .

8. Для германия, обладающего низким квантовым выходом люминес-' ценции, а также подвергнутого радиационным и термическим воздействиям. разработана методика регистрации рекомбинационного излучения при Т=1.8-90 К с высокой обдаружительной способностью (Д*=3-101Эсм-Гц1/а-Вт"1) и спектральным разрешением (5Е=0.07 мэВ). Исследовано влияние облучения высокоэнергетическими частицами (электроны, ^-кванты йоСо, быстрые нейтроны,

^ и

ионы) на интенсивность собственного излучения в кристаллах с различным содержанием (Мд, Ыд-Л-101Э-2-1015см"3) и типом мелких (Sb.Ga) легирующих примесей и показано, что интенсивность собственного излучения может быть использована для оценки изменения времени жизни при радиационных и термических воздействиях на кристаллы германия. Установлена большая радиационная стойкость времени жизни для материалов с остаточными технологическими примесями Sl, Н.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Зятькова Н.И. Люминесценция экситонов, связанных на радиационных дефектах в германии. Тез. докл. VII Республ. конф. молодых ученых по спектроскопии и квантовой электронике. Паланга, 1985, с.68.

2. Быковский В.А., Зятькова Н.И., Ткачев В.Д. Излучательная рекомбинация экситонов, связанных на радиационных дефектах в германии. Физ. и техн. полупров. 1985, т.19, в.12, с.2207-2209.

3. Быковский В.А., Долгих Н.И. Образование оптически активных дефектов в германии, облученном ионами. Тез. докл. XVI Всесоюзн. совещ. по физике взаимодействия заряж. частиц с крсталлами. М., 1986, с.125.

4. Быковский В.А., Долгих Н.И. Исследование люминесценции германия, облученного ионами. Физ. и техн. полупров. 1987, Т.21, В.8, С.1419-1422.

5. Быковский В.А., Долгих Н.И., Вицев В.В. Роль остаточных технологических примесей в образовании центров излучательной рекомбинации в облученном германии. Деп. в (Сиз. и техн. полупров., 1988, т.22, в.5, Р-4576/87.

6. Долгих Н.И. Исследование примесного состава центров

излучательной рекомбинации в облученном германии. Тез. докл. I ючф. молодых ученых и специалистов "Новые процессы получения, обработки и методы исследования металлических материалов". Москва, Ия-т металлургии им. А.А.Байкова АН СССР, Московский ие-т стали и сплавов. 1987, с.60-61.

7. Быковский В.А., Долгих Н.И. Образование оптически активных дефектов в германии, облученном ионами. Матер. XVI Всесоюзн. совещ. по физике взаимод. заряж. частиц с кристаллами. М.,

,1986, с.166-168.

8. Быковский В.А., Голубев Н.Ф., Долгих Н.И. Излучательная рекомбинация в легированном глубокими примесями и облученном германии. Физ. и техн. полупров. 1989, т.23, в.11, с.1981-1985.

9. Быковский В.А., Голубев Н.Ф., Долгих Н.И. Исследование комплексообразования глубоких примесей и радиационных дефектов в германии методом люминесценции. Тез. докл. РеспуСл. Научн.-тахн. конф. "Радиационная физика твердого тела". Минск, 1989, (ДСП), с.43-44.

10. Bykovskll V.A. Dolglkh N.I. and Emtsev v.v. The Role of Residual Technological Impurities In the Formation . oi Radiative Recombination centres in Irradiated Germanium. Radiation Effects,. 1989, vol. 107, No 2-4. pp. 85-92.

11. Bykovskll V.A. Dolglkh N.I., Utenko V.I., Hlt'ko V.I. Phiotolumlnescence Study of Transition Metal-Shallow Impurity Complexes In Semiconductors. Internat. Conf. on Optical Characterization of Semiconductors, Sofia, 1990, p. 16.

Цитированная литература

1. Barcleen I., Brat.teln W.N. Physical principles Involved In transistor action. - Phys.Rev., 1949. v.75, N 8, p.1208-1225.

2. Haller E.E. Semiconductor Physics In Ultra-Pure Germanium,-Festkorperprobleme XXVI (1986), p.203-229. Brannschwelg; Wiesbaden, 1986.

3. ШольЖ., Марфан И., Мюнш М., Торе ль П., Комбет П. Приемники инфракрасного излучения. Мир, Москва, 1969, 284 с.

4. Анисимова И.Д.Викулин И.М., Заитов Ф.А., Курмашев Ш.Д. Под ред. Стафеева В.И. Полупроводниковые фотоприемники. Ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра.- М.: Радио и связь, 1984, 216 с.

Подписано к печати "21" коня 1994 г. ¿оргтат 60x04/16. Объём 1п.л.-Т'па1:: 100 гкз. ¡Заявка '3 . Гесгохатпо. Отпечатано па ротаприн-

те ЬТУ : ¡¡киек, ул. Бобру ";ская, 7.