Низкотемпературная фотолюминесценция кремния, содержащего дислокации и радиационные дефекты тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УкнВЕРСИТЕТ

На правах р.укогшеи УЛ< 621.315-592

ШсгИ'СОЗА Елгна Пнтагъсшп

1Г:'С<ОТе,ТКЗ>АТУРН^Я СОТадсаЕЗДОЗДЯ КРсГК'Л, СОДЕРЮГгГО Д1ЙЛ0ЭД111 !' ДКЗСТЫ

01.04.10 - физика полупроводников и дамюктриков.

Апторофорат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук

МИНСК 199 3

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников Белорусского государственного университета

Научннэ руководители:

доктор физико-математических наук профессор

кандидат физико-математических наук

доцент

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор (НИИ ПФП) Ломако В.".

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник

(ИФТТ и ПП) Мудрый A.B.

Ведущая оргагазация: Институт физики АН РБ

Защита диссертации состоится 12 ноября 1993 года в 14 часов ia заседании специализированного совета Д 056.03.05 в Белорусском государственном университете (220080, республика Беларусь, г.Минск, пр-кт Ф.Скорины 4, университетский городок, главный корпус, комнвте 206)

С диссертацией можно ознакомиться в -библиотеке университета.

Автореферат разослан 12 октября 1993 г.

ЛАТРИН A.A. ДРОЗДОВ H.A.

Ученый секретарь Совета доцент

В,'1 .Стельмпх

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лктуальность_тош

Исследование взаимодействия дислокаций с точечными дефектами является одной из актуальных проблем физики 'полупроводников. Это связано с разнообразием технологических приемов, применяемых при создании различных полупроводниковых структур, а также с влиянием дислокаций и точечных дефектов на электрофизические и оптические свойства полупроводников. Такие процессы технологии производства полупроводниковых приборов, как нейтронное легирование,' ионная имплантация, , лазерный и фогоимпульсный отжиг могут приводить к возникновению в объеме полупроводника как радиационных точе'пшх' дефектов, так и дислокаций. .

К настоящему времени имеется обширная информация по свойствам дислокаций и точечных дефектов радиационной и примесной природы в кремнии. Существует большое количество работ, рассматривающих взаимодействие точечных дефектов и дислокаций в данной материала при помощи различных методов: электронной микроскопии, рентгенографии, фотопроводимости и других, а также рассматривающих теоретические вспекты взаимодействия дислокаций и точечных дефектов.

Люминесцентные методу исследования кремния получили ширсюе распространенна при анализе примесного состава материала, радиационных и структурных дефектов. Одр-жо в литературе отсутствуют работы, в которых были бы представлены сведения о систематическом исследовании процессов-фотолюминесценции в кремнии, одновременна с держащем дислокации и радиационные дефекта, хотя метод низкотемпературной люминесценции обладает высокой 'информативностью, точное тью и в ряде случаев может применяться как чермзрушагсций. Одним из преимуществ етого метода является то, что он позволяет получать информацию как о свойствах конкретных центров в кристалле, так V анализировать совокупнее объемные свойства кристалла.

Цель_работи

Целью настоящей работы являлось изучение рекйчбшшЦнониих пр«>-цеооов в кремнии, содержащем точечные дефекты радиационной приводя н дислокации методом низкотемпературной фотолтшос1ннц:г.1.

3 ' ■,

Достижеш^ поставленной цьли включало решение следующих задач: исследовать низкотемпературную фотолюминесценцию в монокристаллическом кремнии, содержащем дислокации с плотностью от О до 5.Ю7 см"2 и облученном различными флюэнсами ц-квантов 60Со или реак-.тбрными нейтронами

(

- изучить влияние полей упругих напряжений дислокаций на точечные Центры люминесценции радиационной природы.

провести теоретический анализ экспериментальных, результатов по изменению спектрального контура бесфононных линий, связанных, о центрами радиационной природы, при увеличении полей упругих напряжений дислокаций.

'Г

работы состоит в следующем:

- впервые комплексно методом фотолюминесценции исследовано взаимодействие дислокаций и точечных дефектов радиационной природы в монокристаллическом кремнии;

- впервые в монокристаллическом кремнии ' исследовано влияние полей упругих напряжений дислокаций на параметры люминесценции точечных центров радиационной природы, вводимых при облучений у-кван-тами 60СО или реакторными нейтронами.

- впервые рассчитано изменение параметров люминесценции точечных центров радиационной.природы под действием полей упругих напряжений дислокаций в монокристаллическом кремнии.

результатов, полученных,в данной работе, выражается в следующем:

- по результатам ■ расчета предложен метод количественной оценки .величины внутренних полей упругих напряжений,, связанных о дислокациями, по изменению иярнны спектрального контура линий фотолюминесценции, обусловленных центрами радиационной природы, в моно-крирталЛическом кремнии..

- получена информация об излучающих центрах различной природа в монокристалличеоком дислокационном кремнии, которая может быть использована в ходе дальнейших исследований по денной теме:

- полученные результаты и представления о и.аимодействии точечных-дефк-ктор'р«дарц""-нной' природы и дислокаций-, являются' физической

4 '..' ''

основой для оптимизации технологических процессов изготовления полупроводниковых структур на кремшш

1. Процессы фотолюминесценции в дислокационном кремшш, облученном у-квантами или нейтронами, определяются сосуществованием центров, связанных как с дислокациями, так и радиационными дефектами, и перераспределением рекомбинационных потоков носителей заряда между каналами излучательнсй рекомбинации радиационной и дислокационной природы и экситснной люминесценции.

2. Дислокации в монокристаллах кре;.сп:л, содержащих центры радиационной природы, приводят к уширению бесфононных линий люминесценции, ■ связанных о такими центрами, за счет полей внутренних упругих напряжений дислокационной природы,

Лпробацш1_220оти

Основные результаты работы докладывались на V МездународноЯ конференции по свойствам и структуре дислокаций в полупроводниках • (Москва-Звенигород 1986), на научно-технической конференции по радиационной физике твердого тела (№снск 1939). на VII Республиканской конференции молодых ученых по физике (Минск 1932), на V Республиканской конференции молодых ученых п о спектроскопии и квантовой електронике (Паланга 1581) ч на научных семинарах кафедры физики полупроводников Белгосуниверситета.

Результаты работы били опубликованы в 8 печатных работах.

Ст22ктда_н_об^ем_дассв£таЕрш

Диссертация изложена на 116 страницах, включая 32 рисунка, 1 таблицу и список литературы на 119 наименований.

Диссертация состоит из введения на 6 страницах. пяти глав, за-: ключешш и списка цитируемой литературы.

В первой главе приведен краткий обзор литературы по дефектам, вводимым при радиационном облучении и структурным Д'^октам типе дислокаций. Рассмотрены вопросы, связанные о процессами ф*это.>н:тН'>-

Ь

сценшш на различных дефектах в монокристаллическом кремнии, а также структура, свойства и влияние данных дефектов на свойства кремния.

Во второй. главе приведено краткое описание методики низкотемпературных .( Г = 4,2 К ) измерений спектров фотолюминесценции моно-

i

■ кристаллического кремния, а также методики подготовки образцов для измерений.

В третьей главе приводятся результаты исследования процессов

фотолюминесценции в кремнии, содеркащем дислокации и точечные де-

дефекты радиационной природы при облучении образцов '/-квантами fio

Со по спектрам фотолюминесценции.

В четвертой главе приводятся результату исследования процессов фотолюминесценции в кремнии при одновременном существовании дислокаций и радиационных дефектов для системы радиационных дефектов, характерных для облучения реак рными нейтронами. Проводится систематика исследуемых центров радиационной природы по их реакции на поле упругих напряжений дислокаций.

В пятой главе приводится расчет влияния полей упругих напряжений дислокаций на параметры центров люминесценции радазциогаой при. роды на основании приложения модели Стоунхэма по уширению спектральных линий под действием полей упругих напряжений дислокаций к случаю монокристалличеокого .кремния и исследуемых центров.

Фвшшэдащ) дхждешого КРЕЙШ, облученного

7-1ШАНТАШ Со

Приведены результаты исследования процессов фотолюминесценции при одновременном сосуществовании дислокаций и радиационных дефектов, возникающих при облучении кремния 7-квантами Данный вид

облучения был избран с целью упрощения рассматриваемой Kaj. лны, так

йП

как .известно, что облучение jr-квантами Со приводит к возникновению в объеме кристалла'минимального набора радиационных дефектов по ■ сравнена с другими видами облучения.

Спектры фиголшшесценцин '(ФЛ) облученных кристаллов, содержа-V щих .дислокации,' являются суперпозицией спектров ФЛ дислокационного кремния и спектров ФЛ кремния, облученного »-квантами. Они представляет аЬСой совокупность спектральных линий дислокационной при" ' - 6

роды Д1 (0.812эВ), Д2 (0.875ВВ), ДЗ (0.934эВ) и Д4 (1.000эВ),'а

также линий А (0.969 еВ и С (0.789вВ), связанных о излучателышми

процессами на радиационных дефектах. В спектрах также присутствует

линии вкситошюго излучения.

Исследование процессов люминесценции проводилось в интервале

7 -?

плотностей дислокаций от 0 до 5.10'см и при флюэнсах облучения

15 18

^-квантами от 10 до 3.10 см .

Рассмотрены зависимости интенсивностей исследуемых. А и С линий для монокристаллов кремния с различной плотностью дислокаций от флюенса Ф у-квантов 40Со. Интенсивность линий А и С монотонно возрастает с увеличением флвонса Ф. Абсолютное значение интенсивности этих линий для каждого Ф в дислокационном материале меньае,

7 ?

чем в исходном бездислокационном. Например, для Ш = 10 см это уменьшение составляет 5-Ю раз. Имеет место различие в поведении А линии в зависимости от содержания дислокаций в монокристаллах кремния при больших флювнсах облучения. Так для бездиелокациошшх об-

17 о

разцов при значениях Ф > 3«10 'см интенсивность А линии выходит-на насыщение, тогда как для образцов с повышенным содержанием дислокаций А линия' продолжает монотонно возрастать по интенсивности.

Интенсивность линий акситошюй ФЛ уменьшается о ростом Ф, причем, чем выев плотность дислокаций, тем.меньше Ф, при котором интенсивность линий свободного экситона падает ниже пределов регистрации. Это связано о наличием конкурирующих рекоыбилациогашх каналов, обусловленных дислокациями и дефектами радиационной природы.

Для исследуемых монокристаллов кремния, облученных у-кванта-ми, общий характер спектра дислокационной ФЛ (наличие четырех, основных линий Д1-Д4-) остается неизменным по отношению как к изменению электрофизических параметров материала, так и параметров самих дислокаций. По отношению к облучению у-квантами флюэнса-

л с р 17 Р

ми от Ф - 10 э см" до З.Ю 'см характер спектра ФЛ на дислокациях изменяется слабо - линии Д1 - ДА, хотя и падают по интенсивности

17

с увеличением Ф, присутствуют вплоть до флюэнсов равных 3*10 'см

17 ^

Интенсивность линий Д1, Д2 убывает о ростом Ф до 3.10 см ^ в сред-

17

нем в 2 - 5 раз для всех типов образцов, при Ф. > 3.10 1 см интенсивность отих линий ведет себя по разному: в некоторых случаях возрастает в 5-10 раз с ростом Ф, для других образцов продолжает слабо уменьшаться.

Совокупность этих результатов по изменению интенсивности различных линий исследуемых спектров ' ФЛ можно объяснить совместным действием различных каналов рекомбинации, заключающемся в перераспределении рекомбинационных потоков на центры излучения радиационной, дислокационной и екситонной природы, а спектр ФЛ представляет собой суперпозицию вышеназванных линий.

' Рост .интенсивности линий А и С с ростод. Ф обусловлен накоплением центров радиационной природы, а уменьшение интенсивности остальных линий является, вероятно, результатом конкурирующего действия радиационных дефектов по отношению к дислокационному и экси-тонНому каналу рекомбинации. При етом эффектом радиационной дегра-'дации времени жизни носителей заряда при таких Ф и Ш можно- пренебречь.

17

Аномальное поведение линий Д1,Д2 при флюэнсах > 3.10 см обусловлено качественным изменением свойств дислокационного материала в результате притока к дислокациям значительного числа точечных дефектов радиационной природы при больших значениях Ф, который приводит не только к энергетическим, но и к некоторым геометрическим трансформациям 'дислокационной структуры.

С целью изуч'ения кинетики отжига интенсивности линий Д1, Д4 и Ех, наблюдаемых в спектрах ФЛ,дислокационного кремния, облученного у-квантами 6°0о проводился 20-минутный изохронный отжиг исследуемых образцов кремния при температурах 175° 0; 225° С; 350° С; 450° С и 5>50° С. Выбор температуры обработки проводился с учетом особых точек нр здзивой изохронного отжига основных центров радиационной природа 11].

Интенсивность экситоняого излучения после отжига при температуре 550°С восстанавливается практически до исходного значения как для 'дислокационного, так-и для бездиелокационного облученного материала .

. .'Интенсивность ФЛ на дислокациях уменьшается при отжиге до температуры 550°С в.2.5 - 10 раз в облученных кристаллах, тогда как интенсивность ФЛ на дислокациях в Иеоблученном кремнии практически не изменяется. Уменьшение интенсивности линий Д1., Д4 может быть обусловлено диссбциацией комплексов точечных дефектов, приводящей в результате как к модификации дислокационных атмосфер с частичной екрят«говкой канала связывания екситонов на дислокации, так и к

9V-

перестройке геометрической структуры дислокации.

Помимо изменения интенсивности ФЛ различных спектральных линий при облучении и последующих термообработках дислокационных облученных материалов исследовано изменение спектрального контура бесфо-нонных линий (БФЛ) Л и С, присутствующих в спектрах ФЛ для исходного бездислокационного монокристалла кремния и для крешшя с содержанием дислокаций №3 = 107см~а. Полуширина А линии В дислокационных образцах достигает 0.4 - 0.5 мэВ, в то время как в.исходном материале она не превышает значений, 0.25 мэВ. Аномальное увеличение полуширины БФЛ обнаружено такке и для линии С. Исследована зависимость полуширины линий А и С от плотности дислокаций. При плотности дислокаций большей чем 106см~2 имеет место эффект уширения контура БФЛ, связанных о'радиационными дефектами.

Причиной увеличения спектральной ширины линий является действие дислокационных полей упругих напряжений. Расчеты, сделанные на основании экспериментальных, данных по влиянию упругой деформации кристаллов на энергетические.характеристики .етих дефектов, дают значения величин упругих напряжений в облаоти центров излучения радиационной природы, связанных с А и С лшиями, до - 0.5.10е Па. Эти величины хороша согласуются с результатам! оценки величин полей упругих напряжений вокруг индивидуальной дислокации для расстояния от ядра порядка 10"4см.

СОТОШ.П-ЯЕСЦЕЩга НсйТР0КН0С1. УЧЕННОГО КРЕМНИЯ, СОДЕРЖАЩЕГО ДИСЛСКАЦЖ

По сравнению со случаем облучения у - квантами б0Сс облучение • реакторными нейтронами дает более .широкий набор радиационных дефектов, в том числе являющихся оффективнши центрами люминесценции, а также таких дефектов как разупорядоченные области, типичных да' облучения тяжелыми частицами.

Исследовались образцы монокристаллкчеокого кремния с ьзрьирз ■

7

вокием плотностей дислокаций от О до' 5.10'см и облучонньас флюинеом

— Р

реакторных нейтронов 1,2.10 см .

Спектры люминесценции для дислокационных облученных обризц.'Э п контрольных образцов измерялись, как после облучения, тпк и последующего изохронного отжига при. температурах 250°, 400°,^50°.- б1»^

и 750° С. Вы^ор температуры отжига проводился по особым точкам кривых кинетики отжига приведенных в [1]. В спектрах присутствовали как линии А, С, Wt К vi другие линии, обусловленные центрами люминесценции радиационной природы, так и линии Д1- Д4, связанные с центрами люминесценции на дислокациях, '

Изучено поведение всех центров люминесценции, связанных с линиями оптических центров, наблюдаемых в плектрах с точки зрения изменения интенсивности етих линий, и. изменения их спектрального контура.

Получено, что все центры люминесценции радиационной природы в зависимости от поведения соответствующих линий при увеличении плот-, ности дислокаций подразделяются на стабильные и нестабильные. Стабильные центры (связанные с . линиями 0.789, 0.95, 0.992, 1.018, 1.097 и 1.104 эВ) характеризуются тем,1 что они присутствуют во всем интервале исследуемых плотностей дислокаций, нестабильные центры

{связанные с линиями 0.925, 1.04 И 1.095 вВ) тем, что при плотнос-7 -?

тях дислокаций 10'см. интенсивность соответствующих линий падает нише предела регистрации И при больших плотностях дислокаций они не наблюдаются. Отсутствие нестабильных центров при больших плотностях дислокаций связано с тем, что при таких плотностях поля упругих напряжений дислокаций, препятствуют образованию втих центров.

Изучено поведение оптических центров дислокационной Природы, связанных с линиями Д1 и, Д2, при изменении плотностей дислокаций от О до. Ъ. Ю см . .Результаты ибследований. показали,' что по сравнению со олущаем облучения кремния í-квантами и случаем необлучекногоди-слог|зцйонного кремния, при облучении реакторными нейтронами линии Д1 и Д2 ведут себя.аномально! если для первых двух случаев интенсивность дислокационных линий возрастает линейно с роотом плотности дислокаций, то для последнего случая имеет место рост интенсивности люминесценции на один-два порядка при возрастании плотности дасло-копий на порядок, а при плотностях дислокаций боле" 10 см появляется тенденция к насыщению. Это обусловлено наличием в' объеме монокристаллов областей разупорядочешя и связанного с ними мощного канала берызлучэтельной рекомбинации.

Поведение дислокационных центров люминесценции исследовано при изохронных отжигал 20 - 750°С. При температурах отжига 20° - 550°С згатенсигаость лиййй, связанных с дислокационными центрами, возрас-

тает в 3 - 5 раз, а при температурах больше 550°С наблюдается ее падение на порядок. Увеличение интенсивности втих линий связано о ослаблением рекомбинационных каналов радиационной природы гтри температурах отжига до 550°С, а при больших температурах спад интенсивности обусловлен с диссоциацией центров радиационной природы и захватом их осколков на дислокации о экранировкой дислокационных центров люмийесценции.

Исследования спектрального контура линии С и IV:, связанных с.

центра»® люминесценции радиационной природы, при изменении плотксс-

7 —?

ти дислокаций.от 0 до 5.10'см показали, что для центра С имеет место эффект -'утарвния спектрального контура при возрастании

(ГГ)

ности дислокаций аналогично облучения >-квантами Со. Однако на блюдается различие в полуширине линии в бездислокационных образцу по сравнению со случаем., облучения у^квантами.

Полуширина линии С в таких образцах для случая облучения реакторными нейтронами.больше'в 3 раза, что связано с полями упругих напря жений областей разупорядочения. Эффект увеличения полуширины спек трального контура о ростом плотности дислокаций связай с полями упругих напряжений дислокаций.

Спектральный контур линий ff, напротив, не изменяете« при во?-растании плотности дислокаций, что связано как со структурой, цен тра, так и локализацией в объеме материала.

ВЛИЯНИИ ПОЛНЯ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЯ ДИСЛОКАЦИЯ НА СПЕКТРАЛЬНЫЙ КОНТУР БЕСССИОКИУХ ЛиЛ-П ШГОЕСЦЕНЦМ.

В эксперименте по облучению ц-квянтаки дислокационного кремния был осйаружен еф£ект увеличения спектрального контура линий 0.73',) еВ и 0.969 еВ при возрастании плотности дислокаций. Этот эф$ект был объяснен влиянием полей упругих напряжений дислокаций в кристалле. Дислокации в кристаллах являются источниками полей упругих напряжений, которые оказывают существенное влияние на -форму БФЛ различно* природы, связанных с переходами на некотором оптическом центре.

В данном разделе было рассчитано влияние даелотатдай на спектральный контур БФЛ 0.969 эВ U-линияЬ

Расчет формы БФЛ и ее полуширины как фуикшп» глот чети . яяоло каций проведен согласно теоретической моделг. r> >•«? г-'той ^т^унхэг'см

в [21, ь приложении к случаю связанных о БФЛ 0.969 вВ, моноклинных I центров в кремнии,-

Присутствующие в кристалле источники упругих . микронапряжений в данном случае в их роли выступают дислокации, оказывают воздай ствие на исследуемые центры и приводят к изменение формы лини, обусловленной такими центром к виду:

Ни = М0(+ М^Е аиви) + ...

где е^- является компонентами тензора напряжений, компонентами тензора пьезоспектроскопических коэффициентов, а Мо - оптический переход на центре в ненапрякенном кристалле.

В модели £2] показано, что, в етом случае, форма линии может бить рассчитана о учетом статистического распределения исследуемых центров," и учета распределения поле упругих.напряжений каждого источника.

При расчете предполагалось, что вклад каждого источника добавляется Жл'ейно, ."¡чолокации распределены изотропно и однородно, причем отсутствует корреляция между распределением излучающих дефектов и дислокациями.

Соблюдение етих условий было обеспечено тем, что дислокации вводились в кристаллы по возможности ¿ахиы образом, чтобы их распределение мо;кно было считать однородным и изотропным.

Поле напряжений прямой дислокации в упругом изотропном кристалле но модели Стоунхвыа опиоываеток выражением:

и пропорционально:

сЫ = Ъ Ф(0, у, а)/(лг)

а вь-Д.'йтнооть "распределения излучающих центров, связанная с формой линии выглядят как - ,

Ис)-(1/<0 X с1х оов(сх) ехр{-ха Ь Ьа (А-В 1п|х|)}

■■Для дислокаций в исследуемом случае имеет место следующее нфгда'ШК" д>чя тензора упругих напряжений:

ш

а = _ _-i_n3

rr ЗЛг 1-1> 39 -

iT ~ t^ii —

гд~ 2Пг~ T-L>

П -

27 Яг

0 = 'ff. = 0 rz uz

А также тензор пьезоспектроскопических коэффициентов а аИя (An,} = i Аз А з "А 41 = f -4.3 8.4 )

U

А 2 А 41 | 9.9 -3.4 |

t AI J ( 11.1 J

Ковффициенты a(J получены из экспериментов по статическому напряжению [ 3].

/читывав тензор напряжений и тензор пьезоспектроскопических (или стати-ческ1:/.) коэффициентов было рассчитано искомая вероятноятьг

I(£)=1/ЕЯ /cos(et)exp(-еа1АЬЪ2-еаЬВЪЪ21пе +ВЬЪ V1t)/с2)ехр(t)dt

о ■

Здесь А и В - постоянные коэффициенты, b - вектора Бюргерса и L значение концентрации дислокаций.

Расчет Ке) проводился численно по созданной нами программе. Имея значения и, используя исходную формулы смещения частоты перехода в зависимости от ветчины поля упругих напряжений е.

hw а hvvQ+ hw4(E аи9и) где Е'аиви _= е .

была построена зависимость I(hw). :

Результаты расчета зависимости формы ШЛ от плотности дислока-

'ч -?

ций были получены для значений плотности дислокаций от ■10 см до 7 —?

5.10'см . Ширша данной БМ увеличивается о ростом плотности дислокаций.

Было проведено сравнение формы БМ .0.969 вВ полученной из расчета при различных значениях плотнооти дислокаций , полученной из эксперимента при таком ке значении плотности дислокаций, я' также и приближении Гаусса. Все три контура БФЛ находится в хорошем согла-

6 -р

сим, для плотностей дислокаций > 10 см .

Теоретически рассчитанное изменение полуширины линии 0.969 еВ в зависимости от плотности дислокаций показывает хорошее согласие о расчетной зависимостью в интервале плотностей дислокаций > 5.104 см'г. Однако, при меньших плотностях дислокаций имеет место расхождение экспериментальных и расчетных данных, что связано со спектральным разрешением аппаратуры (предельной шириной щели).

Зависимость полуширины от плотности дислокаций является сублинейной и может быть выражена уравнением:

Г(шэВ) = 0.14.Ю

Проведенный анализ спектрального контура БФЛ позволяет проводить по форме линий £Ш радиационной природы в монокристаллическом кремнии как качественную, так и количественную оценку величин упругих напряжений связанных с дислокациями.

В перспективе полученные результаты позволяют разработать метод оценки как величин упругих напряжений в кремнии, так и величин плотностей дислокаций по спектральному контуру бесфононных линий связанных с оптическими центрами.

Выводи

На основании полученных результатов можно сделать следующие основные выводы: ■

1. Установлены закономерности в изменении процессов фотолюминесценции кремния при одновременном существовании каналов излучения различной природы: екситокного, дислокационного и радиационного. Показано, что совокупность результатов по изменение интенсивности различных линий может быть объяснено совместным действием таких каналов и проявляется в перераспределении рекомбинационных потоков между ними,-

2. проделаны условия существования екеитонной люминесценции при наличии центров радиационной природа и дислокаций в кремнии, В случае облучения >-квантов экситонное излучение присутствует.

^ л О» _р

при гшаченинх фичошюа < 10 'см и плотности дислокаций < 2.10'см В случае нейтронного облучения таким значением является плотность

дголокаций < 10бсм 2при флюэное 1,2.101^см 2.

3. Установлено, что при флюэнсах облучения больших 101^см-2 имеет место аномальное возрастание интенсивности дислокационной люминесценции в бескислородном кремнии. Это явление можно объяснить введением допол1штелышх центров люминесценции в ядре дислокации при поглощении им первичных радиационных дефектов при больших флюэнсах облучения.

4. Показано, что изменение интенсивности дислокационной люминесценции, облученного у-квантами или нейтронами кремния, при отжиге Т=200-б50°С обусловлено экранированием дислокационных центров люми несценции осколками радиационных дефектов, которые после термической диссоциации диффундируют на дислокации как на стоКи.

5. Установлены закономерности влияете дислокаций на процессы обра зования центров радиационной природы. Центры разделяются на стабильные (0.789, 1.018, 0.95, 0.992, 1.097, 1.104 вВ, которые наблю-' даются при всех исследуемых плотностях дислокаций) и нестабильные

по отношению к увеличению плотности дислокаций в материале (0.925>

7 -?

1.04 и 1.095 эВ» которые при плотностях дислокаций > 10 см не наблюдаются). Это связано о разной реакцией центров на увеличение полей упругих напряжении дислокаций вследствие различий в структуре центров.

6. Показано, что в облученном у-квангами и реакторнш.п? нейтронами монокриотоллчтеском крампии имеет место - ушрение спектрального контура бесфопонных линий люминесценции 0.969 еВ и 0.789 эр радиационной природы при возрастания плотности дислокаций. Данный ефреко? обусловлен влиянием полей упругих напрякений дислокаций на свойства центров, связанных с этими линиями. ■ ■ . .

7. Рассчитано злияше полей упругих напряжений дислокаций нд спектральный контур линии 0.969 эВ. Расчет обеспечивает полное совпадение теоретически и окспериментальных контуров линий. Это полностью подтвергдает роль дислокационных полей упругих напрякений в ушире-шп1 бесфононных линий фотолюминесценции Кремния и может служить основой для разработки методики оценки величин полей упругих напряжений в монокристаллическом кремнии но полуширине бесфоношюй линии радиационной природы.

Основные результаты'диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Н.Л.Дроздов, Е.В.Мельникова, А.А.Патрин. Анализ рекомбина-ционннх каналов в кремнии, содержащем дислокации и точечные дефекты.- ИТ, 1986, т.28, N7, с.2262-2264.

2. N.A.Drozdov, E.V.Melnioova, A.A.Patrin. Analysis of dislocation and point defect interaction in silicon over radiative recombination spectra.- Rad.Eff., 1988, 7.107, N1, p.1-8.

3. Н.А.Дроздов, Е.В.Павлова, А.А.Патр1Ш. Рекомбинационное излучение дислокационного кремния, облученного у-квантами.-

В сб."Исследования в области спектроскопии и квантовой елек-троники", Вильнюс, 1981, с.50.

4. Н.А.Дроздов, Е.В.Павлова, А.А.Патрин. Исследование взаимодействия структурных и радиационных дефектов в Si методов фюголюмкнесценф'и. В сб.VII Республиканской конференции молодых ученых гс физике.- Минск, 1982, с.82.

5. Н.А.Дроздов, Е.Мельникова, А.А.Патрин. Анализ взаимодействия дислокаций и точечных дефектов в кремнии по спектрам излучмельной рекомбинации.- В c6."V Между народа, конф. Свойства и структ^а дислокаций в полупроводниках. Тезисы докладов." М., 1986, с.29.

6. Н.А.Дроздов, Ё.В.Мельникова, А.А.Патрин. Анализ взаимодействия дислокаций и точечных дефектов в кремнии по спектрам излучателыюй рекомбинации.- "V Международная конференция Свойства и структура дислокаций в полупроводниках. Сборник докладов", Черноголовка, 1989,.с.173-178.

7. Н.А.Дроздов, Е.В.Мельникова, А.А.Патрин. Эволюция излучающих дефектов в дислокационном кремнии.- В сб. Радиационная финика твердого тела., Минск, 1989, с.20-21.

0. L:A.Дроздов, Е.В.Мельникова-, А.А.Патрин. Излучательная рекомбинация нлаотически деформированного кремния, облученного нейтронами.- ФТТ, 1992, т.34, N 2, с.636-640.

1. Л.Н.Срфронов. Низкотемпературная фотолюминесценция облучен-

ного кремнии.- в кн."Радиационные оффокты в полупроводниках" Новосибирск! Наука, 1979.

2. A.M.Stoneham. The theory of the gtrain broadened line rhapes of spin resonate and optical zero phonon lines.- Proo. I'hys. Soo., 1966, v.89, p.909-921.

3. А.В.Мудрый. Низкотемпературная фотолюминесценция кремния с pa диационннми дефектами. Автореферат диссертации. Минск 19'^.

Подписано в печать 08.10.95. Fyvara тииог.рпфокая W I Улл.пои.л.1,0

Tj>рпя ТОО вкз. Зак. W

Формат £0x84,1/16. Печать офсетная. Учат.иэя.л'. 0,93 бесплатно.

Отпечатано не ротеГ1ринте ЦНВ АН РЬ. 220601, Ukhck, уд. Cyprmiujn, Xí>.