Радиационно-физические процессы и ядерное легирование нитрида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

005001603

Корулин Александр Викторович

РАДИАЦИОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯДЕРНОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ НИТРИДА ГАЛЛИЯ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 О НОЯ 2011

Москва - 2011

005001603

Работа выполнена в Филиале Федерального Государственного Унитарного предприятия "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Колин Николай Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Бублик Владимир Тимофеевич

доктор физико-математических наук, профессор Томашпольский Юрий Яковлевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Защита состоится 18 ноября 2011 г. в 16:00 на заседании диссертационного совета Д 217.024.01 при ФГУП «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова» по адресу: 105064, г. Москва, ул. Воронцово поле, д. 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

С.Г. Лакеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Сложные полупроводниковые соединения группы Ш-V и тройные и четверные растворы на их основе находят широкое применение в полупроводниковой микроэлектронике и, прежде всего, в оптоэлектронике, в связи с многообразием их свойств. GaN и соединения AIN, InN выдвинулись, в последнее время, на передний план исследований в области полупроводников, благодаря превосходным физическим свойствам, проявляемым этими материалами в излучателях видимого и УФ-света, детекторах и силовых высокочастотных высокотемпературных электронных приборах.

Благоприятное сочетание ряда физико-химических свойств нитрида галлия (GaN) открывает широкие перспективы применения в различных областях электронной техники. Высокая термическая и химическая стойкость дают возможность использования GaN для изготовления приборов, работающих в неблагоприятных температурных и химических условиях. Хорошая теплопроводность GaN снимает многие проблемы охлаждения рабочей области приборов, а сочетание высокой скорости насыщения концентрации электронов и значительного напряжения пробоя делает GaN пригодным для изготовления мощных высокочастотных транзисторов. За последние годы транзисторы на основе GaN в диапазоне частот от 1 до 40 ГГц превзошли более чем в 10 раз по удельной плотности и мощности приборы, изготовленные на основе арсенида галлия (GaAs). Широкое использование получил GaN в сочетании с InN и в производстве светоизлучающих и фотоприемных устройств широкого спектрального диапазона. Высокая пороговая энергия образования дефектов и низкая плотность обеспечивают использование GaN в детекторах жесткого излучения в физических экспериментах.

В последнее время, в связи с новыми, более жесткими требованиями к чистоте технологических операций, а также в силу необходимости развития методов локального управления свойствами полупроводников и повышения стабильности устройств в условиях внешних воздействий, резко возрос интерес к радиационным методам в технологии получения материалов и приборов.

Основные области применения облучения различными частицами в технологических целях: 1) у-кванты, ускоренные электроны, быстрые нейтроны - направленное изменение параметров полупроводниковых материалов и приборов, имитация повреждений от космического излучения; 2) протоны - локальное введение дефектов с целью изменения оптических свойств материала и характеристик полупроводниковых структур; 3) другие ионы - ионное легирование, синтез, управление оптическими свойствами материала; 4) медленные нейтроны - ядерное легирование.

Применение метода ядерного легирования (ЯЛ) в технологических целях предполагает управление составом образующихся дефектов, с одной стороны, и поиск путей оптимизации радиационного технологического процесса - с другой. Для этого требуется знать свойства радиационных дефектов, возникающих в материале при облучении, их трансформацию при последующей термообработке, характер их влияния на свойства материала. Необходимо уметь использовать установленные зависимости скоростей образования и отжига радиационных дефектов (РД) от различных внешних условий: исходного примесного и дефектного состава материала, параметров применяемого излучения (энергия, интенсивность, доза), температуры.

Знание и понимание физических процессов, происходящих в полупроводниковом материале в процессе облучения реакторными нейтронами и при термообработке, необходимы для: определения возможности ЯЛ и радиационного модифицирования материалов; разработки и реализации на практике технологий ядерного легирования и радиационного модифицирования свойств нитрида галлия; оценки радиационной стойкости и работоспособности материала и приборов на его основе в жестких радиационных полях и в условиях космического пространства; создания материалов с требуемыми физическими и физико-химическими свойствами для микро- и оптоэлек-троники.

Актуальность работы определяется, прежде всего, отсутствием законченных представлений о механизмах образования и отжига радиационных дефектов в нитриде галлия, характере взаимодействия радиационных дефектов между собой, с исходными структурными дефектами и вводимой легирующей примесью, как в процессе облучения, так и при последующей термообработке, характере влияния условий облучения и параметров исходного материала на конечные свойства ядерно-легированного ОаК Выяснение и развитие этих представлений важны для понимания процессов образования и отжига радиационных дефектов, а также послужат основой для разработки перспективной технологии ядерного легирования, которая позволит получить высококачественные однородно-легированные монокристаллические пластины СаИ.

Цель работы - установление закономерностей протекания радиационно-физических процессов в монокристаллах нитрида галлия после облучения электронами, реакторными нейтронами и последующей термообработки, определение характера влияния излучения на свойства материала, оптимальных режимов облучения и отжига, являющихся основой для разработки технологии ядерного легирования нитрида галлия.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

- рассчитать количество смещенных атомов в СаЫ при облучении в исследовательском ядерном реакторе с учетом вклада различных составляющих реакторного излучения (нейтроны, гамма-кванты, атомы отдачи);

- исследовать изменение электрофизических, струюурных и емкостных параметров образцов ваИ с различной исходной концентрацией носителей заряда при облучении, как электронами, так и полным спектром реакторных нейронов, а также в процессе последующей термообработки;

- выяснить механизмы образования и отжига радиационных дефектов в образцах при облучении и последующей термообработке;

- выяснить влияние уровня легирования в исходном состоянии на характер образования и отжига радиационных дефектов в облученных монокристаллах ваИ;

- рассчитать концентрацию вводимых в результате ядерного легирования до-норных примесей атомов германия в зависимости от флюенса тепловых нейтронов.

Научная новизна:

- впервые комплексно изучены электрофизические, структурные и емкостные свойства БаМ, облученного большими флюенсами реакторных нейтронов (до 8-1019 см"2);

- экспериментально определена роль легирующей примеси в исходном состоянии на процесс образования и отжига радиационных дефектов в Оа1Ч;

- на основании исследования электрофизических и структурных характеристик выявлены следующие стадии отжига РД в облученном нитриде галлия - (100+300) °С, (300+700) °С, (700+1000) °С;

- методами РСГУ и адмитганс-спектроскопии определены параметры глубоких уровней облученного нитрида галлия;

- проведен расчет значения концентрации вводимых в результате ядерного легирования донорных примесей ве в Са№ МСс= 0.126-Фт (Фт - флюенс тепловых нейтронов).

Практическая ценность:

- экспериментально определены условия облучения (плотность потока нейтронов, соотношение плотностей потоков тепловых и быстрых нейтронов, среда, температура), режимы последующей термообработки (температура, среда, скорости нагрева и охлаждения) и требования к исходному материалу (концентрация носителей заряда, структура) для разработки технологии ядерного легирования ваМ;

- полученные в работе экспериментальные результаты имеют практическое значение для прогнозирования свойств материалов и приборов при эксплуатации в условиях повышенной радиации, в космическом пространстве и могут быть использованы как физические основы для дальнейшей разработки технологии ядерного легирования и радиационного модифицирования нитрида галлия на базе действующих исследовательских и промышленных ядерных реакторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- закономерности изменения электрофизических и структурных характеристик облученных в реакторе ВВР-ц монокристаллов GaN в широком диапазоне флюенсов полного спектра реакторных нейтронов (до 8-1019 см'2, ф7/сря= 1) до и после термообработки; Уменьшение удельного электрического сопротивления при флюенсах больше 10'8 см"2, что вызвано появлением в материале прыжковой проводимости носителей заряда по дефектным состояниям;

- закономерности изменения электрофизических характеристик GaN, облученного электронами в широком интервале доз (до МО18 см'2) в том числе и после термообработки в интервале 100+1000 °С;

- определенные значения энергий глубоких ловушек в облученном нитриде галлия;

- стадии отжига радиационных дефектов в облученном нейтронами и электронами нитриде галлия: (100+300) °С, (300+700) °С, (700+1000) °С.

Апробация работы

Основные результаты, представленные в диссертации, доложены на следующих научных конференциях и семинарах: Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники '09», Новосибирск-Томск, 28 сентября - 3 октября

2009 г.; 7-ая Всероссийская конференция «Нитриды галлия, индия и алюминия -структуры и приборы», Москва, 1-3 февраля 2010 г.; The 8th International Conference on Nitride Semiconductors, Jeju, Korea, October 18-23 2009; Отраслевой семинар «Физика радиационных повреждений материалов атомной техники», Обнинск, 20-22 апреля

2010 г.; ХШ Всероссийская научно-техническая конференция «Радиационная стойкость электронных систем», Лыткарино, 1-2 июня 2010 г.; International Workshop on Nitrides Semiconductors IWN2010, Tampa, USA, September 19-25 2010; Девятый Международный Уральский Семинар «Радиационная физика металлов и сплавов», Кыш-тым, 20-26 февраля 2011г.; Зб-ой Всероссийский семинар по радиационному и космическому материаловедению «Радиационное и космическое материаловедение», Обнинск, 25-27 мая; 8-ая Всероссийская конференция «Нитриды галлия, индия и алю-

миния - структуры и приборы», СПб, 26-28 мая 2011 г.; Международный семинар MHT-XI «Структурные основы модификации материалов», Обнинск, 15-17 июня 2011 г.; V Международная конференция «Физико-химические основы формирования и модификации микро- и наноструктур» ФММ-2011, Харьков, 12-14 Октября 2011 г..

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 6 статей в реферируемых российских и зарубежных научных журналах, утвержденных ВАК РФ, тезисы - 12 докладов на российских и международных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка используемой литературы. Работа содержит 60 рисунков и 10 таблиц. Список используемой литературы включает 111 наименований. Общий объем диссертации 133 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследований, ее научная новизна и практическая ценность.

В главе 1 проанализированы имеющиеся литературные данные по радиацион-но-физическим процессам, происходящим в нитриде галлия при облучении различными видами ионизирующих излучений, а также по радиационным дефектам в облученном ваМ.

Показано, что закономерности изменения электрофизических и структурных характеристик, происходящие в нитриде галлия при облучении нейтронами реактора и высокоэнергетическими электронами не изучены в достаточной степени, что и послужило основой для постановки данной работы.

Была поставлена задача изучения влияния условий облучения и режимов последующих термообработок на характер изменения электрофизических и структурных характеристик монокристаллов ваМ, что необходимо для разработки технологии ядерного легирования данных материалов.

В главе 2 описаны методики исследования электрофизических свойств тонкопленочных образцов нитрида галлия. Электрофизические параметры низкоомных полупроводниковых материалов (п, ц, р) измерялись методом Ван-дер-Пау на автоматизированной установке южнокорейского производства «НМБ-ЗООО», а сопротивление высокоомных образцов на электрометре В7-30.

Далее описана методика измерения структурных свойств тонкопленочных образцов нитрида галлия. Параметры сна гексагональной элементарной ячейки моно-эпитаксиального СаЛ, а также подложки - сапфира А120з (0001), в зависимости от флюенса реакторных нейтронов и температуры отжига материала, определялись рентгеновским дифрактометрическим методом (дифрактометр ДРОН - ЗМ с приставкой для выведения кристаллографических плоскостей в отражающее положение; съемка рефлексов на СиКр- излучении по точкам методом ю/28) по положению рефлексов (006) и (110) для гексагональной системы ОаЫ и (0 0 18) и (220) для ромбоэдрической (с гексагональной системой осей) А120з, для параметров сие, соответственно. Учитывались экстраполяционные поправки для исключения систематических ошибок измерения. Точность измерений (2о) для параметров с и а составляла: ±0.0004 А и 0.001 А для СаИ; 0.0004 А и 0.003 А - для А1203.

Описана методика измерения емкостных спектров глубоких уровней тонкопленочных образцов нитрида галлия. Спектры глубоких ловушек в образцах до и после облучения исследовались с помощью адмиттанс-спектроскопии, релаксационной

спектроскопии глубоких уровней (РСГУ), а также ОРСГУ (метод РСГУ использующий оптическую инжекцию). Кроме того, для компенсированных образцов измерялись спектры ловушек методом фотоэлектрической релаксационной спектроскопии (ФЭРС), а положение уровня Ферми в образцах определялось из температурной зависимости проводимости. Оптические свойства исследовались с помощью измерений спектров микрокатодолюминесценции (МКЛ).

В главе 3 приведены результаты расчетов числа смещенных атомов, образующихся в нитриде галлия в результате облучения в исследовательском реакторе ВВР-ц. Учитывался вклад быстрых и тепловых нейтронов, гамма-излучения и атомов отдачи. Так как свойства материалов изучались после выдержки образцов для спада наведенной радиоактивности, то все неравновесные ионизационные процессы, происходящие в материалах при облучении, не рассматривались. В расчете средняя энергия быстрых нейтронов принималась равной 2 МэВ, как это принято для реакторов типа ВВР. Вклад тепловых нейтронов в дефектообразование заключается в образовании атомов отдачи в первичных (п,у)-реакциях и при р" и у-распаде радиоактивных изотопов. Реакции типа (п,п'), (п,2п), (п,р), (п,а) и т.п. в расчете не учитывались, так как они являются пороговыми и в элементах исследуемых материалов имеют место начиная с 14 МэВ. Доля таких нейтронов в спектре реактора ВВР-ц практически несущественна.

Показано, что основной вклад в дефектообразование вносят быстрые нейтроны - порядка 85+95% в зависимости от условий облучения (каналы активной зоны или периферийные каналы). Сделан расчет полного числа смещенных атомов с учетом всех указанных составляющих в исследуемом материале при облучении в различных каналах реактора ВВР-ц. Суммарное количество смещенных атомов, возникающих в ОаЛ, в зависимости от флюенса быстрых нейтронов, равно: N4= 340-Фб (ОаЫ в канале а.з.), N<1= 350-Фб (СаЫ в пер. канале).

В главе 4 приведены экспериментальные результаты исследования электрофизических параметров СаК с различной исходной концентрацией носителей заряда в зависимости от флюенса нейтронов и высокоэнергетических электронов, а также последующих термообработок.

В первой части главы показано, что при облучении нитрида галлия полным спектром реакторных нейтронов с ростом флюенса удельное электрическое сопротивление возрастает (рис. 1а).

Neutron fluence, cm1 Annealing temperature, °C

Рис. 1. Зависимость удельного электрического сопротивления эпитаксиальной пленки GaN от флюенса полного спектра реакторных нейтронов (а) и температуры отжига (б) для образцов с различной исходной концентрацией носителей заряда п. (а): п, [см'3]: 1 -1015, la - 2-Ю17. (б): п, [см 3]: 1,2,3,4 -1015; la - 2-1017; Ф10"18, [см"2]: 1, 1а-0,15; 2-7,3; 3-15; 4-80.

На кривой зависимости р(Ф) (рис. 1а) можно выделить 2 области: (1) - на начальных этапах облучения с ростом флюенса нейтронов до значений порядка (1-2)1018 см"2 удельное сопротивление и-СаЫ растет до величины около 101С Ом-см за счет преимущественного образования в материале глубоких радиационных дефектов акцепторного типа; (2) - при дальнейшем увеличении флюенса, удельное сопротивление, пройдя через максимум, уменьшается до значений 2-Ю6 Ом-см, что объясняется появлением в материале прыжковой проводимости (область «переоблучения»). Следует заметить, что при флюенсах нейтронов 1.5-1017 см"2 вклад исходной концентрации легирующей примеси кремния (2-Ю17 см"3) в определяемые значения конечных параметров облученного материала еще заметен. Сразу после облучения значение удельного сопротивления ниже в исходно-легированных образцах. При больших флюенсах нейтронов параметры облученных материалов становятся одинаковыми, независимо от исходной концентрации примеси, и определяются в основном высокой концентрацией вводимых радиационных дефектов.

На рис. 1, Ь представлены зависимости удельного электрического сопротивления от температуры отжига нелегированных, а также легированных кремнием в исходном состоянии (кривая Г), эпитаксиальных пленок ваМ, облученных разными флюенсами реакторных нейтронов (Ф = 1.5-1017 - 8-Ю19) см"2. Как видно, изменение

электрических свойств облученных образцов при отжиге зависит от флюенса нейтронов. При этом можно выделить образцы, облученные «менынимималыми?» дозами (группа 1) и «переоблученные» образцы (группа 2). Для материала группы (1) можно выделить три основных стадии отжига радиационных дефектов при температурах 100-300 °С, 300-700 °С и 700-1000 "С.

В «переоблученном» материале изохронный отжиг вызывает рост удельного электрического сопротивления при температурах нагрева до 600 °С с последующим его уменьшением в направлении исходных значений р при температурах выше 600 °С. Таким образом, кривая «отжига» р(Тотж) в «переоблученном» материале качественно повторяет кривую «облучения» р(Ф). При этом, чем больше флюенс нейтронов, тем выше остаточные значения р и, соответственно, больше концентрация неото-жженных радиационных дефектов в облученном материале.

Следует заметить, что наличие примеси (2-1017 см"3) в исходном материале (рис. 1, Ь кривая 1") приводит к более плавному изменению удельного электрического сопротивления при отжиге, чем в нелегированных исходных образцах (кривая 1), что свидетельствует о влиянии примеси на процесс трансформации дефектов в интервале температур до 700 °С. Более низкие значения р при температурах отжига выше 700 °С объясняются высокой концентрацией примеси в материале.

Отжиг основной массы радиационных дефектов для образцов, облученных различными флюенсами нейтронов, происходит при температурах до 600 °С. Отжиг продолжается до 1000 °С и, как видно, приводит к различным значениям р. Учитывая высокие концентрации вводимой примеси Ое (до 1-1019см'3) за счет ядерного легирования, следовало ожидать, что чем больше флюенс нейтронов, тем ниже должны быть значения р после отжига, однако этого не наблюдается. По-видимому, это обусловлено высокой плотностью остаточных радиационных дефектов в таком материале, что требует более высоких температур отжига.

Показано, что на полноту отжига радиационных дефектов в эпитаксиальных пленках ОаК влияют: концентрация РД, образующихся в результате облучения быстрыми нейтронами и в процессе последующих термообработок, концентрация атомов германия, вводимых в ваМ в результате ядерных реакций, протекающих в материале под действием тепловых нейтронов, и концентрация примеси в исходном материале.

Измерение электрофизических параметров (удельного электрического сопротивления, концентрации и подвижности носителей заряда) методом Холла для образцов ваИ, облученных флюенсом нейтронов 1.5-1017 см"2, возможно лишь только после отжига образцов при температуре выше 800 °С. Для образцов, облученных большими

флюенсами нейтронов, измерение электрофизических параметров методом Холла даже после отжига при 1000 °С практически невозможны из-за малых значений подвижности носителей заряда, что свидетельствует о большой концентрации остаточных неотожженных радиационных дефектов.

Облучение ОаИ тепловыми нейтронами приводит к ряду трансмутационных превращений, основные из которых:

"Са^п^Саи Д пСеъг (1)

21,1 мин

пва31(п,гУ2Са31^пСеп

14.12, (2)

Концентрация примеси германия, образующегося в материале, определялась по формуле:

Кр=М0-агСг<рт-{< (3)

где N0 - количество атомов в единице объема, см'3; СТ1 - сечение поглощения тепловых нейтронов для 1™ изотопа, см2; С) - относительное содержание Г° изотопа в естественной смеси; еру - плотность потока тепловых нейтронов, см'2-с"'; I - время облучения, с.

Результаты расчета для ОаЫ свидетельствуют о том, что основной примесью, образующейся в результате ядерных реакций, является стабильная донорная примесь германия, концентрация которой составляет /У0с = 0.126ФТ. Вклад остальных ядерных реакций, в том числе с атомами азота, является несущественным из-за малых значений сечений поглощения тепловых нейтронов [1], и ими можно пренебречь. В нашем случае расчетное значение концентрации примеси германия, вводимой в результате ядерных реакций, протекающих при поглощении тепловых нейтронов атомами галлия, менялось от 2,5-Ю15 до 1-Ю19 см"3.

Оценочные концентрации остаточных компенсирующих глубоких радиационных дефектов в нитриде галлия составляют величину порядка 1017 см"3. Таким образом, для отжига глубоких радиационных дефектов и активации примеси Се в ваМ необходимы более высокие температуры.

Во второй части главы приведены экспериментальные зависимости удельного электросопротивления р(О), концентрации свободных электронов л(Ц) и их подвижности ¡¡(И) в промежуточно-легированных и сильно легированных образцах л-ваК от интегрального потока электронов (рис. 2) и температуры отжига (рис. 3). На кривых

соответствующих зависимостей наблюдается рост удельного электросопротивления до значений около 7-107 Ом-см при £> = МО18 см"2 в промежуточно-легированном образце. В сильнолегированном образце значение р возрастает до ~ 20 Ом-см при соответствующем уменьшении концентрации свободных электронов до 1016 см"3 и величины ц до значений около 30 см2/В с при интегральных потоках электронов й = 1-Ю18 см"2. Рост электросопротивления л-ОаИ при электронном облучении вызван смещением уровня Ферми вглубь запрещенной зоны ваИ вследствие захвата свободных электронов глубокими радиационными ловушками.

Влияние изохронного отжига на электросопротивление облученных электронами образцов п-ваИ представлено на рисунке 3. Для всех исследованных интегральных потоков электронов О = 5-1016 -1-Ю18 см"2можно выделить стадии отжига вблизи температур 100 - 300 °С, 300 - 700 °С и выше. Следует отметить, что температурное положение данных стадий отжига достаточно близко соответствует стадиям изохронного отжига электросопротивления в эпитаксиальных пленках п-ваК, облученных реакторными нейтронами.

и

Рис. 2. Зависимость концентрации свободных электронов п, удельного электрического сопротивления р и холловской подвижности ц носителей заряда в эпитаксиальных пленках л-GaN от дозы электронного (Е = 7 МэВ) облучения. Исходная концентрация свободных электронов, см'3: 1 - 1,4-Ю17; 2 - 2-Ю18. Изменения пир при облучении приведены для сильнолегированного образца.

-1-1-1-1-.-1-,-1-,-I—

0 200 400 600 800 1000

Annealing temperature, °C

Рис. 3. Зависимость р от температуры отжига для легированных кремнием (1,51017) образцов Оа1Ч, облученных различными дозами электронов.

В главе 5 приведены экспериментальные результаты исследования структурных характеристик монокристаллов ОаЫ (с исходной концентрацией носителей заряда 1015 см'3) и подложки А120з от флюенса полного спектра реакторных нейтронов и последующих термообработок.

Показано, что при облучении нитрида галлия, с ростом флюенса нейтронов до значений порядка (2-3)-1018 см'г период решетки увеличивается незначительно, а при дальнейшем облучении постоянная решетки сильно возрастает, достигая значения около 5.2084 А при Ф = 8-Ю19 см'2 (рис. 4а), что составляет общий прирост периода решетки с на элементарную ячейку ваИ до 0.0196 А (0.38%).

а Ь

ЫеШгоп Лисгке, ш' АппеиНпа 1етрсг;Цигс, "С

Рис. 4. Зависимость периода решетки с эпитаксиальной пленки ваИ от флюенса полного спектра реакторных нейтронов а и температуры отжига Ь для нелегированных образцов с исходной концентрацией носителей заряда п = 1015 см'3. На оси ординат приведены значения с для исходных образцов. Ь: ФгЮ"18, [см"2]: 2-80; 2-15; 3-7.3.

Аналогичная зависимость изменения параметра с от флюенса реакторных нейтронов наблюдается и для подложки А1203. Увеличение периода решетки с для А120з после облучения максимальным флюенсом нейтронов 8-Ю19 см"2 составляет всего лишь 0.0087 А (0.07%), т.е. около 1/5 соответствующего приращения параметра с в СаМ. При этом параметры а решеток ваИ и А1203 практически не изменяются во всем исследованном диапазоне флюенсов реакторных нейтронов.

Характер восстановления периода решетки с нитрида галлия для всех облученных нейтронами образцов 0аК/А1203 качественно одинаков (рис. 4Ь). Восстановление параметра решетки с и упругих напряжений в облученных реакторными нейтронами пленках п-ваЫ до значений около 2/3 от вызванных облучением изменений имеет место при относительно низких температурах отжига вблизи 400 °С. Согласно электрофизическим измерениям это соответствует отжигу основной доли радиационных дефектов, ответственных за закрепление уровня Ферми вблизи Еу+(2.6-2.7) эВ в облученном нейтронами ОаЫ. При этом, отожженный до 400 °С ваИ по-прежнему остается высокоомным материалом с удельным сопротивлением около Ю10 Ом-см вблизи комнатных температур. Можно предположить, что в температурной области до 400 °С преимущественно отжигаются точечные дефекты. При этом вероятно, вследствие частичного отжига таких дефектов в областях разупорядочения происходит пере-

стройка таких областей, приводящая к снятию значительной доли вызываемых ими упругих напряжений в решетке облученного нейтронами йаК Последующее восстановление параметра с и упругих напряжений в решетке нитрида галлия занимает интервал температур от 400 до 1000 °С и сопровождается "откреплением" уровня Ферми от своего предельного положения вблизи Еу+(2.6-2.7) эВ в облученном материале с его "возвращением" к исходному до облучения положению.

При облучении электронами параметры си« ОаЫ не изменяются даже после максимальной дозы облучения (1-Ю18 см"2).

В главе 6 приведены экспериментальные исследования ловушек в образцах ваК до и после облучения нейтронами и электронами.

Показано, что в адмиттанс-спектрах ярко выраженных ловушек в исходных образцах не обнаружено. В спектрах РСГУ наблюдались две электронные ловушки с энергиями активации 0.25 эВ и 0.6 эВ (рис. 5).

0.25

Ж 0.20

с э

■е о.15 <

« 0.10 О) "и

сп 0.05

Ь

° 0.00

Рис. 5. Спектры РСГУ для нелегированного (сплошная линия) и легированного (штриховая линия) образцов; обратное смещение -1В; импульс прямого смещения +1В; временные окна 100/1000 мс.

В спектрах ОРСГУ преобладали дырочные ловушки с энергией активации 0.95 эВ. Концентрация этих ловушек росла с ростом легирования кремнием. Изменение концентрации ловушек коррелировало с изменением интенсивности жёлтой полосы люминесценции в исходных образцах, что согласуется с высказываемым в литературе

Temperature (К)

предположением о природе ловушек 0.95 эВ как комплексов вакансий галлия с кремнием [2].

Экспериментально показано, что после облучения электронами в нитриде галлия появляются электронные ловушки с энергией ионизации 0.15 эВ, а также дырочные ловушки с энергией активации 0.9-1 эВ, несколько отличающиеся от ловушек в исходном образце. Для небольших доз облучения в адмитганс-спектрах наблюдалось появление центров с энергией ионизации 0.06 эВ (доноры, связанные с вакансиями азота [3]) в дополнение к ловушкам 0.15 эВ, которые наблюдались в сильно облучённом нелегированном образце. В спектрах РСГУ наблюдалось образование электронных ловушек с энергиями активации 0.45 эВ, 0.8 эВ и 1 эВ (рис. 6).

0.25 0.20

л

< 0.15

I о.ю

о> "5

Ю 0.05

° 0.00

- 1 еЧ г ~ \ / 1 / 1

/ 0.8 еЧ / /

0.45 еУ Э.25 е\< / 1 - * /. 1 . . . . 1 . . . . 1 . . 0.6 ёЧ

100 150 200 250 300 350 400 ТетрегаШге (К)

Рис. 6. Спектры РСГУ легированного образца до и после облучения дозой 5-Ю16 см"''; обратное смещение -1В, импульс прямого смещения +1В, временные окна 500/ 5000 мс.

Две последние ловушки связываются, соответственно, с междоузельным галлием (доноры) и междоузельным азотом (акцептор) [4, 5, 6]. Центры 0.45 эВ являются комплексами мелких доноров с радиационными дефектами [7]. В спектрах дырочных ловушек при низких дозах облучения происходило некоторое возрастание концентрации ловушек 0.95 эВ, которое после дозы 1016 см"2 сменилось спадом и одновременным образованием новых дырочных ловушек с энергией 0.3 эВ, 0.6 эВ и 0.8 эВ. В спектрах ФЭРС этого образца преобладали ловушки с энергией ионизации 0.9 эВ и 0.3 эВ. После облучения дозой электронов 1018 см"2 электрические характеристики сильнолегированного образца определялись центрами 0.15 эВ, как и в других образцах.

Глава 7 посвящена технологическим аспектам облучения и отжига образцов ваН Дано краткое описание основных характеристик исследовательского ядерного реактора ВВР-ц, в котором облучались образцы нейтронами различного спектрального состава. Энергетический спектр нейтронов в реакторах с водяным охлаждением, к которым относится реактор ВВР-ц, описывается максвеловским распределением. Размер активной зоны реактора составляет 60x60 см2. Замедлителем и теплоносителем служит вода двойной дистилляции. Все конструкционные детали внутри реактора выполнены из алюминиевого сплава САВ. Номинальная мощность реактора 10 МВт. Реактор ВВР-ц оснащен несколькими десятками вертикальных каналов диаметром от 40 до 120 мм на различном удалении от центра активной зоны, имеющих воздушное и водяное охлаждение. Облучение образцов проводилось в вертикальных каналах активной зоны реактора (канал 8-9) и на периферии в отражателе реактора (канал 9-96 см от центра активной зоны).

Приведены элементы основных технологических операций, включающие: подготовку образцов к облучению, упаковку и загрузку образцов в облучательское устройство, облучение, дезактивацию облученных образцов, механическую и химическую обработки, отжиг, измерение электрофизических параметров.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен расчет количества дефектов, возникающих в нитриде галлия в зависимости от флюенса быстрых нейтронов при облучении в реакторе, а также расчет значения концентрации вводимых в результате ядерного легирования донорных примесей германия в зависимости от флюенса тепловых нейтронов: Мое =0.126-Фт.

2. Изучены зависимости электрофизических свойств п-ваК с различной исходной концентрацией носителей заряда от флюенса нейтронов и электронов, а также последующей термообработки. Показано, что при облучении удельное электрическое сопротивление п-ваМ возрастает для обоих видов облучения вследствие смещения уровня Ферми в предельное энергетическое положение вблизи Ес - 0.8-0.9 эВ. Выявлены три стадии отжига РД: I - ЮОч-ЗОО °С; II - 300^-700 °С; III - 700-Н1000 °С. Термообработка облученных нейтронами образцов при температуре 1000 °С не приводит к полному восстановлению электрофизических свойств материала.

3. Выявлен широкий набор глубоких ловушек в запрещенной зоне облученного электронами и нейтронами я-ОаМ. Среди них можно отметить "мелкие" электронные ловушки: 0.06 эВ, 0.15 эВ - известный дефект в ваИ, ловушки 0.25 эВ и 0.45 эВ, ловушки 0.6 эВ и 0.8 эВ, ловушка вблизи 1.0 эВ, а также дырочные ловушки с энергиями активации 0.3 эВ, 0.6 эВ, 0.8 эВ и 0.95 эВ.

4. Показано, что при облучении, с ростом флюенса нейтронов период решетки с ваИ возрастает, при практически неизменном параметре а. При облучении электронами параметры с и а ваМ не изменяются даже после максимальной дозы облучения. Основные возвратные изменения величины Дс при термообработке облученного нейтронами БаМ происходят при относительно низких температурах нагрева, до - 400 °С, хотя период решетки продолжает восстанавливаться вплоть до 1000 °С.

5. Экспериментально определена радиационная стойкость ва^ которая на порядок выше, чем для арсенида галлия, так что в разрабатываемых системах приборы на ОаЫ не будут слабым звеном. Высокая радиационная стойкость позволяет рассматривать нитрид галлия в качестве перспективного материала для создания радиа-ционно-стойких систем.

6. Полученные в работе экспериментальные результаты имеют практическое значение для прогнозирования свойств нитрида галлия и приборов на его основе при эксплуатации в условиях повышенной радиации, и могут быть использованы как физические основы для разработки технологии ядерного легирования и радиационного модифицирования нитрида галлия на базе действующих исследовательских и промышленных ядерных реакторов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

РАБОТАХ:

1. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, E.A. Kozhukhova, I.M. Gazizov, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, A.V. Korulin, V.M. Zalyetin, S.J. Pearton, I.-H. Lee, A.M. Dabiran, and P.P. Chow. Alpha particle detection with GaN Schottky diodes. Journal of App. Phys. 106,103708 (2009);

2. B.M. Бойко, C.C. Веревкин, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, АЛ. Поляков, В.А. Чевычелов. Влияние нейтронного облучения и температуры отжига на электрофизические свойства и период решетки эпитаксиальных слоев нитрида галлия. ФТП, т. 45, в. 1, с. 136-142 (2011);

3. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, and A.V. Govorkov, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, A.V. Korulin, S.J. Pearton. Neutron transmutation doping effects in GaN. J. Vac. Sei. Technol. В 28(3), p. 608-612 (2010);

4. B.H. Бруный, A.B. Кособуцкий, Н.Г. Колин, A.B. Корулин. Изменение структурных параметров решетки и электронных спектров пленок и-GaN на сапфире при облучении реакторными нейтронами. ФТП, т. 45, в. 4, с. 461-467 (2011);

5. Н.Г. Колин, А.Я. Поляков, Н.Б. Смирнов, A.B. Говорков, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, В.М. Бойко, В.М. Залётин. О возможности регистрирования нейтронов полупроводниковыми детекторами на основе нитрида галлия. Тезисы Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 09», Новосибирск -Томск (2009);

6. Н.Г. Колин, А.Я. Поляков, Н.Б. Смирнов, A.B. Говорков, A.B. Марков, Т.Г. Югова, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, В.М. Бойко, Е.Б. Якимов. Особенности радиационного дефектообразования в эпитаксиальных плёнках нитрида галлия, полученных методом латерального заращивания. Тезисы Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 09», Новосибирск - Томск (2009);

7. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, E.A. Kozhukhova, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, A.V. Korulin, V.M. Zalyetin, I.M. Gazizov, S.J. Pearton, I.-H. Lee, A.M. Dabiran, P.P. Chow. Theses of the the 8Л International Conference on Nitride Semiconductors. Jeju, Korea (2009);

8. А.Я. Поляков, Н.Б. Смирнов, A.B. Говорков, И.Л. Газизов, В.М. Залётин, Е.А. Ко-жухова, A.B. Марков, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, В.М. Бойко, S.J. Pearton, I-H. Lee. Исследование возможности использования нитрида галлия в качестве детектора тепловых нейтронов и a-частиц. Тезисы 7-ой Всероссийской

конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы». Москва (2010);

9. А.Я. Поляков, Н.Б. Смирнов, A.B. Говорков, A.B. Марков, Н.Г. Колин, A.B. Кору-лин, Д.И. Меркурисов, В.М. Бойко, S.J. Pearton. Исследование возможности ядерного легирования нитрида галлия. Тезисы 7-ой Всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы». Москва (2010);

10. В.М. Бойко, С.С. Веревкин, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, O.JI. Кухто, Д.И. Меркурисов, Т.Н.Харитонова, В.А. Чевычелов. Деградация свойств эпитаксиальных слоев нитрида галлия, облученных реакторными нейтронами. Тезисы 13-ой Всероссийская научно-технической конференции «Радиационная стойкость электронных систем». Лыткарино (2010);

И. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, I.L. Gazizov, V.M. Zalyetin, A.V. Markov, E.A. Kozhukhova, N.G. Kolin, V.M. Boiko, A.V. Korulin, S.J. Pearton, I.-H. Lee. GaN as a Radiation Detector. Theses of the International Workshop on Nitrides Semiconductors IWN2010. Tampa, USA (2010);

12. M.A. Барков, В.М. Бойко, С.С. Веревкин, А.И. Калюканов, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, Т.Н. Харитонова, В.А. Чевычелов. Свойства эпитаксиальных слоев нитрида галлия, облученных реакторными нейтронами. Тезисы 9-го Международного уральского семинара «Радиационная физика металлов и сплавов». Кыштым (2011);

13. В.М. Бойко, С.С. Веревкин, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, А.Я. Поляков, В.А. Чевычелов. Влияние нейтронного облучения и температуры отжига на электрофизические свойства и период решетки эпитаксиальных слоев нитрида галлия. Тезисы 8-ой Всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы».Санкт-Петербург (2011);

14. В.М. Бойко, С.С. Веревкин, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Д.И. Меркурисов, А.Я. Поляков, В.А. Чевычелов. Влияние нейтронного облучения и температуры отжига на электрофизические свойства и период решетки эпитаксиальных слоев нитрида галлия. Тезисы 36-го Всероссийского семинара по радиационному и космическому материаловедению «Радиационное и космическое материаловедение». Обнинск (2011);

15. В.М. Бойко, С.С. Веревкин, А.И. Калюканов, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, Т.Н. Харитонова. Электрофизические и емкостные характеристики эпитаксиальных пленок нитрида галлия, облученных высокоэнергетическими электронами. Тезисы Международного семинара "Структурные основы модифицирования материалов" (MHT-XI). Обнинск (2011);

16. A.V. Polyakov, In-Hwan Lee, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, E.A. Kozhukhova, N.G. Kolin, A.V. Korulin, V.M. Boiko, and S.J. Pearton. 10 MeV electrons irradiation effects in variously doped n-GaN. Journal of Applied Physics 109,123703 (2011);

17. In-Hwan Lee, A.V. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, E.A. Kozhukhova, N.G. Kolin, V.M. Boiko, A.V. Korulin, and S.J. Pearton. Carrier removal rates and deep traps in neutron irradiated n-GaN films. Journal of the electrochemical society, 158(9), H866-H871 (2011);

18. B.H. Брудный, C.C. Веревкин, Н.Г. Колин, A.B. Корулин, А.Я. Поляков. Электронные свойства и глубокие ловушки облученных эпитаксиальных пленок GaN. V Международная конференция «Физико-химические основы формирования и модификации микро- и наноструктур» ФММ -2011, Харьков (2011).

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. К. Kuriyama, Т. Tokumasu, Н. Sano, М. Okada. Solid State Communications, 131, p. 31 (2004).

2. M.A. Reschikov, H. Morkoc, J. Appl. Phys. 97,061301 (2005).

3. D.C. Look, D.C. Reynolds, J.W. Hemsky, J.R. Sizelove, R.L. Jones, R.J. Molnar, Phys. Rev. Lett. 79 2273 (1997).

4. L. Polenta, Z-Q. Fang, D.C. Look, Appl. Phys. Lett. 76,2086 (2000).

5. J. Neugebauer and C.G. Van de Walle, Phys. Rev. B50, 8067 (1994).

6. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, N.G. Kolin, D.I. Merku-risov, V.M. Boiko, K.D. Shcherbatchev, V.T. Bublik, M.I. Voronova, I-H. Lee, C.R. Lee, J. Appl. Phys. 100,093715 (2006).

7. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, A.V. Korulin, S.J. Pearton, J. Vac. Sci. Technol. B28,608 (2010).

8. S.A. Goodman, F.D. Auret, F.K. Koschnick, J.-M. Spaeth, B. Beaumont, P. Gibart, Mat. Sci. & Engineering B71,100 (2000).

ВВЕДЕНИЕ.:.'.

1 РАДИАЦИОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОаИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. ЯДЕРНОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1 Радиационно-физические процессы в ОаМ под воздействием различных видов ионизирующего излучения.

1.2 Ядерное легирование полупроводников.

2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Методика измерения электрофизических свойств тонкопленочных образцов.1 нитрида галлия.'.:.

2.1.1 Цель измерений.

2.1.2 Сущность метода измерений.:.

2.1.3.Оцениваемые характеристики и нормы для показателей точности

2.1.4 Операции подготовки к измерениям.

2.1.5 Порядок проведения измерения удельного электрического сопротивления, концентрации и подвижности основных носителей заряда на установке "НМв 3000".

2.1.1 Измерение удельного электрического сопротивления высокоомных образцов ваИ двухконтактным методом с помощью электрометра.

2.2 Методика измерения структурных свойств тонкопленочных образцов нитрида галлия.

2.2.1 Выбор условий рентгенографического эксперимента.

2.2.2 Приготовление образцов. Проведение рентгенографических съемок

2.2.3 Расчет параметров элементарных ячеек кристаллов.

2.3 Методика измерения емкостных параметров и спектров глубоких уровней тонкопленочных образцов нитрида галлия.

2.3.1 Общее описание прибора.

2.3.2 Краткое описание модулей.

2.3.3 Главное окно программы.

2.3.4 Основные характеристики емкостного (БЬТБ) спектрометра.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3 ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ПЕРВИЧНЫХ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В ваМ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В РЕАКТОРЕ ВВР-ц.'.

3.1 Быстрые нейтроны.

3.2 Тепловые нейтроны.

3.3 Гамма-излучение реактора.

3.4 Полное число смещенных атомов.

4 ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

4.1 Зависимость электрофизических параметров монокристаллов ОаЫ от флюенса полного спектра реакторных нейтронов и температуры отжига.

4.1.1 Ядерное легирование.

4.2 Зависимость электрофизических параметров монокристаллов ОаЫ от дозы электронного облучения и температуры отжига.

5 СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

5.1 Зависимость параметров элементарной ячейки ОаЫ от флюенса полного спектра реакторных нейтронов и температуры отжига.

6 ЕМКОСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И СПЕКТРЫ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ

ОБРАЗЦОВ GaN.

6.1 Влияние облучения реакторными нейтронами и температуры отжига на емкостные параметры нитрида галлия.

6.2 Влияние облучения высокоэнергетическими электронами и температуры отжига на емкостные параметры нитрида галлия.

7 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ.

7.1 Характеристики исходного сырья.

7.2 Подготовка образцов к облучению.

7.3 Упаковка и загрузка образцов в облучательное устройство.

7.4 Облучение образцов в реакторе ВВР-ц.

7.5 Разампулировка блок-контейнеров изыгрузка образцов.

7.6 Дезактивация облученных образцов.

7.7 Дозиметрический контроль.

7.8 Подготовка облученных образцов к отжигу.

7.9 Отжиг.

7.10 Измерение электрофизических параметров.

Актуальность работы определяется, прежде всего, отсутствием законченных представлений о механизмах образования и отжига радиационных дефектов в нитриде галлия, характере взаимодействия радиационных дефектов между собой, с исходными структурными дефектами и вводимой легирующей примесью, как в процессе облучения, так и при последующей термообработке, характере влияния условий облучения и параметров исходного материала на конечные свойства ядерно-легированного ваИ. Выяснение и развитие этих представлений важны для^ понимания процессов образования и отжига радиационных дефектов, а также послужат основой для разработки перспективной-технологии ядерного легирования, которая позволит получить высококачественные однородно-легированные монокристаллические пластины ваК

В последние годы интерес к нитриду галлия значительно возрос в связи с практическими успехами в получении высококачественных эпитаксиальных слоев (ЭС) и реализации на их' основе эффективных светоизлучающих диодов для синей и сине-зеленой областей спектра:, а также синих лазерных диодов, работающих при температуре 20 °С. Результаты этих исследований-' и разработок нашли отражение в большом количестве публикаций, а также' в ряде обзорных работ, освещающих последние достижения в этой области [1-12].

Управление свойствами полупроводников путем легирования их нужными примесями до заданных концентраций является основным технологическим приемом при создании любых приборов твердотельной электроники. Атомы примеси создают в запрещенной зоне полупроводника локальные уровни и служат либо поставщиками электронов или ловушками для них, либо центрами излучательной или безизлучательной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Именно контролируемое введение примесей позволяет в широких пределах менять электропроводность полупроводников, тип проводимости, время жизни неравновесных носителей, подвижность электронов и дырок. Примесные атомы вводятся на разных стадиях технологического процесса в объем слитков или слоев при их росте, в тонкие слои - так, чтобы сформировать нужные структуры. В настоящее время существует множество технологических методов; основные из них: введение примеси в расплав или газовую среду при получении кристаллов и пленок, диффузия примеси из поверхностных источников, внедрение примеси из пучка ускоренных ионов, создание требуемой примеси посредством ядерных превращений атомов вещества при облучении нейтронами и заряженными частицами.

Основные области применения облучения различными частицами в технологических целях: 1) у-кванты, электроны, быстрые нейтроны — направленное изменение параметров полупроводниковых материалов и приборов, имитация повреждений от космического излучения; 2) протоны — локальное введение дефектов с целью изменения оптических свойств материала и характеристик полупроводниковых структур; 3) другие ионы — ионное легирование, синтез, управление оптическими свойствами' материала; 4) медленные нейтроны - ядерное легирование.

Впервые эксперименты по ЯЛ полупроводникового материала проведены на германии, затем последовала очередь кремния и бинарных соединений [13].

В нашей стране практическую реализацию технология ЯЛ кремния получила около 50 лет тому назад на базе реактора ВВР-ц Филиала ФГУП РФ "НИФХИ им. Л.Я. Карпова" с последующим ее внедрением на ряде исследовательских и промышленных ядерных реакторов (Томск, Киев, Минск, ЛАЭС, ЧАЭС, САЭС и др.) [14 - 23]. Кроме кремния разработана технология ЯЛ арсенида галлия. Технология доведена до выпуска опытных партий пластин диаметром до 4 дюймов [24 - 36].

Применение метода ЯЛ в технологических целях предполагает управление составом образующихся дефектов, с одной стороны, и поиск путей оптимизации радиационного технологического процесса — с другой. Для этого требуется знать свойства радиационных дефектов, возникающих в материале при облучении, их трансформацию при последующей термообработке, характер их влияния на свойства материала. Необходимо уметь использовать установленные зависимости скоростей образования и отжига РД от различных внешних условий: исходного примесного и дефектного состава материала, параметров применяемого излучения (энергия, интенсивность, доза), температуры.

Выбор направления и объектов исследования обусловлен не только исключительно важной практической значимостью полупроводников в современном полупроводниковом приборостроении, но и высокими требованиями, предъявляемыми на мировом уровне к качеству и геометрическим размерам получаемых монокристаллов, а также широким применением радиационных технологий в материаловедении и современном приборостроении.

Знание и понимание физических процессов, происходящих в полупроводниковом материале после облучения реакторными нейтронами и термообработки, необходимы для: определения возможности ЯЛ и радиационного модифицирования свойств материалов; разработки и реализации на практике технологии ядерного' легирования и радиационного модифицирования свойств полупроводниковых соединений оценки радиационной стойкости и работоспособности материалов и приборов на их основе в жестких радиационных полях и в условиях космического пространства; создания материалов с требуемыми физическими и физико-химическими свойствами для микро- и наноэлектроники.

Цель работы - установление закономерностей протекания радиационно-физических процессов в монокристаллах нитрида галлия после облучения электронами, реакторными нейтронами и последующей термообработки, определение характера влияния излучения на свойства материала, оптимальных режимов облучения и отжига, являющихся основой для разработки технологии ядерного легирования нитрида галлия.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

- разработать методику расчета количества смещенных атомов в ОаЫ при облучении в исследовательском ядерном реакторе с учетом вклада различных составляющих реакторного излучения (нейтроны, гамма-кванты, атомы отдачи);

- исследовать изменение электрофизических, структурных и емкостных параметров образцов ОаЫ с различной исходной концентрацией носителей заряда при облучении, как электронами, так и полным спектром реакторных нейронов, а также в процессе последующей термообработки;

- выяснить механизмы образования и отжига радиационных дефектов в образцах при облучении и последующей термообработке;

- выяснить влияние легирующей примеси в исходном состоянии на характер образования и отжига радиационных дефектов в .облученных монокристаллах ваИ;

- получить расчетную формулу для определения концентрации вводимых в результате ядерного легирования донорных примесей атомов германия в зависимости от флюенса тепловых нейтронов.

Научная новизна:

- проведен расчет значения концентрации вводимых в результате ядерного легирования донорных примесей Ое в КСе = К-Фт, К = 0.126 [см-1];

- впервые комплексно изучены электрофизические, структурные и емкостные свойства ОаЫ, облученного большими флюенсами реакторных

10 0 нейтронов (до 8-10 см" );

- экспериментально определена роль легирующей примеси в исходном состоянии на процесс образования и отжига радиационных дефектов в ОаТЧ;

- на основании исследования электрофизических и структурных характеристик выявлены следующие стадии отжига РД в облученном нитриде галлия - (100*300) °С, (300*700) °С, (700*1000) °С;

- методами РСГУ и адмиттанс-спектроскопии определены параметры глубоких уровней облученного нитрида галлия.

Практическая ценность:

- экспериментально определены условия облучения (плотность потока нейтронов, соотношение плотностей потоков тепловых и быстрых нейтронов, среда, температура), режимы последующей термообработки (температура, среда, скорости нагрева и охлаждения) и требования к исходному материалу (концентрация носителей заряда, структура) для разработки технологии ядерного легирования Оа]М;

- полученные в работе экспериментальные результаты имеют практическое значение для прогнозирования свойств материалов и приборов при эксплуатации в условиях повышенной радиации, в космическом пространстве и могут быть использованы как физические основы для дальнейшей разработки технологии ядерного легирования и радиационного модифицирования нитрида галлия на базе действующих исследовательских и промышленных ядерных реакторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведен численный анализ и расчет количества первичных радиационных дефектов, создаваемых в ОаЫ при облучении в реакторе ВВР-ц с учетом вклада быстрых и тепловых нейтронов, гамма-излучения и атомов отдачи. Показано, что основной вклад (85-95%) в создание радиационных дефектов, вносят быстрые нейтроны. Расчеты показывают, что суммарное количество смещенных атомов, возникающих в нитриде галлия в зависимости от полученного флюенса быстрых нейтронов при облучении в различных каналах, равно: N<1 « КгФБ (в канале активной зоны), « Кг-Фв (в периферийном канале), где К] = 340 [см-1], К2= 350 [см"1]. •

Получена расчетная формула, для-;определения концентрации вводимой в • результате ядерного легирования донорной примеси атомов германия в зависимости от флюенса тепловых нейтронов; для - нитрида! галлия:;

К-Фт, где К = 0.126 [см"1].

Экспериментально изучены зависимости электрофизических свойств Оа№ с различной исходной концентрацией носителей заряда: от флюенса нейтронов, электронов и последующей термообработки- Показано, что при облучении как электронами, так и полным спектром реакторных нейтронов; с ростом флюенса удельное электрическое сопротивление материала возрастает. В области „больших" доз материал имеет степень компенсации; близкую к I1, а уровень Ферми закреплен . вблизи Ее-0.8 эВ; При этом уменьшение удельного сопротивления1 материала при больших флюенсах нейтронов можно: связать с появлением прыжковой . проводимости носителей- заряда по состояниям радиационных дефектов в „переоблученном" материале, уровни которых расположены вблизи уровня Рнт. :

При термообработке облученного нейтронами и электронами (птх = 1.4-1017 см"3; Б=1018 см"2) нитрида галлия имеет место появление стадии "обратного" отжига. Поскольку сильно облученный полупроводник всегда является материалом со степенью компенсации, близкой к единице, то в процессе: отжига возможна его частичная раскомпенсация за счет различной температурной стабильности радиационных дефектов. Поэтому стадия "обратного" отжига- может быть обусловлена преимущественным отжигом радиационных дефектов донорного типа, уровни которых расположены в верхней половине запрещенной зоны ОаТЧ выше уровня Ферми облученного материала. Отжиг таких доноров может приводить к "повторному" возрастанию удельного электросопротивления облученного материала в процессе отжига вблизи температур 300 — 400 °С.

Выявлены три стадии отжига РД: Г- 100^300 °С; II - 300-700 III -700-^-1000 °С. Термообработка облученных образцов.при температуре 1000 °С не приводит к полному восстановлению; периода кристаллической решётки и электрофизических свойств материала.

Экспериментально -выявлено, что наличие примесей в материале, независимо от способа их введения, влияет на характер образования и отжига радиационных дефектов; в облученных нейтронами и электронами эпитаксиальных пленках ОаЫ.

Экспериментально изучены зависимости структурных характеристик монокристаллов ваН (с исходной концентрацией; носителей заряда 10?5 см!3) и подложки А12Оз от флюенса полного спектра реакторных нейтронов и последующей термообработки. Показано, что с ростом потока, нейтронов постоянная решетки с нитрида галлия возрастает, достигая значения около

О. 1 д о

5.2084 А при Ф = 8-10 см", что составляет общий прирост периода решетки с . . 'О на элементарную ячейку ваИ около 0.0196 А (0.38%). Это заметно контрастирует со сравнительно малым увеличением периода решетки с подложки АГгОз, значение которого после облучения максимальным потоком нейтронов 8-10'9 см"2 составляет всего лишь 0.0087 А (0.07%). При этом параметр решетки а для ваИ и А1203 практически не изменяется (в пределах точности измерений) во всем исследованном диапазоне флюенсов реакторных нейтронов. Таким образом, характер изменения структурных параметров пленки и-баИ; на сапфире указывает на значительное "разбухание" кристалла вдоль оси с при практически неизменном параметре решетки а при облучении структуры «-GaN/Al203 (0001) полным спектром реакторных нейтронов.

Характер восстановления периода решетки с нитрида галлия для всех облученных нейтронами образцов GaN/Al203 качественно одинаков. Основные возвратные изменения величины Ас, до 2/3, происходят при относительно низких температурах нагрева, до ~400 °С, хотя период решетки продолжает восстанавливаться вплоть до 1000 °С, не достигая при этом исходного значения.

При облучении электронами параметры с и а GaN не изменяются даже после максимальной дозы облучения (1-1018 см"2).

Изменения электронных свойств «-GaN при облучении связано с захватом свободных электронов глубокими радиационными ловушками. Экспериментальные результаты, настоящих исследований выявляют широкий набор глубоких ловушек в запрещенной зоне облученного электронами и нейтронами «-GaN. Среди них можно отметить "мелкие" электронные ловушки: 0.06 эВ - предположительно доноры связанные с Vn [106], 0.15 эВ - известный дефект в GaN [104, 105], ловушки 0.25 эВ и 0.45 эВ - комплекс на основе мелких доноров и радиационных дефектов [109], ловушки 0.6 эВ и 0.8 эВ -донор' связанный с Ga, [104], ловушка, вблизи 1.0 эВ' — акцептор, предположительно связанный с Nj [104, 107, 109], а также дырочные ловушки с энергиями активации-0.3 эВ, 0.6 эВ, 0.8 эВ и 0.95 эВ в объеме эпитаксиальной пленки «-GaN. В интерфейсном «+-слое вблизи подложки сапфира выявлены дырочные ловушки с энергиями активации' 0.9-1.0 эВ, отличные от соответствующих ловушек пленочного «-GaN.

Спектр глубоких ловушек в «-GaN зависит от свойств исходного материала и дозы облучения. Природа наблюдаемых ловушек в большинстве случаев имеет предположительный характер вследствие неэффективности метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в GaN как и в других соединениях группы III-V.

Нейтронное легирование осуществимо в нитриде галлия для невысоких концентраций доноров порядка 1016 см"3. Концентрация доноров близка к расчётной, но и в этом случае введённые центры - это комплексы германия с радиационными дефектами, а не германий в позиции галлия [91]. Концентрация ГУ также остаётся повышенной; по сравнению с исходной даже после отжига при 1000 °С.

Нейтронное легирование на большие концентрации встречается с очень большими затруднениями, связанными со сложностью отжига радиационных нарушений.

На основании- полученных в работе результатовг можно сделать следующие основные выводы:

1. Проведен расчет количества дефектов, возникающих в нитриде галлия в зависимости; от флюенса быстрых нейтронов при облучении в реакторе, а также расчет значения концентрации; вводимых в результате ядерного легирования донорных примесей германия в зависимости от флюенса тепловых нейтронов: NGe — К-Фт, где К = 0.126 [см"1].

2. Изучены зависимрсти электрофизических свойств и-GaN с различной исходной концентрацией носителей заряда от флюенса нейтронов и-электронов, а также последующей термообработки; Показано, что при облучении удельное электрическое сопротивление n-GaN возрастает для обоих видов ¡облучения вследствие смещения, уровня Ферми, в предельное энергетическое положение F[im вблизи Ес - 0.8-0.9 эВ. Выявлены три стадии отжига РД: I - Ю0-К300 °С; II -300^-700 °G; III - 700-И000 °С. Термообработка облученных нейтронами образцов при температуре 1000 °С не приводит к полному восстановлению электрофизических свойств материала.

3. Выявлен широкий набор глубоких ловушек в запрещенной зоне облученного электронами и нейтронами и-GaN. Средш них можно отметить "мелкие" электронные ловушки: 0.06 эВ, 0.15 эВ, ловушки 0.25* эВ, 0.45 эВ, 0.6 эВ и 0.8 эВ, ловушка вблизи 1.0 эВ, а также дырочные ловушки с энергиями активации 0.3 эВ, 0.6 эВ, 0.8 эВ и 0.95 эВ.

4. Показано, что при облучении, с ростом флюенса нейтронов период решетки с GaN возрастает, при практически неизменном параметре а.

При облучении электронами параметры с и a GaN не изменяются даже после максимальной дозы облучения. Основные возвратные изменения величины Ас при термообработке облученного нейтронами GaN происходят при относительно низких температурах нагрева, до ~ 400 °С, хотя период решетки продолжает восстанавливаться вплоть до 1000 °С.

5. Экспериментально определена радиационная стойкость GaN, которая на порядок выше, чем для арсенида галлия, так что в разрабатываемых системах приборы на GaN не будут слабым звеном. Высокая радиационная стойкость позволяет рассматривать нитрид- галлия в качестве перспективного материала для создания радиационно-стойких систем.

6. Полученные в работе экспериментальные результаты имеют практическое значение для прогнозирования свойств нитрида галлия и приборов на его основе при эксплуатации в условиях повышенной» радиации, и могут быть использованы как физические основы для разработки технологии ядерного легирования и радиационного модифицирования нитрида галлия на базе действующих исследовательских и промышленных ядерных реакторов.

Наряду с HiF. КолнныМ'И автором диссертации в выполнении некоторых разделов работы от Филиала ФГУП" "НИФХИ им. Л.Я. Карпова" принимали участие: к.ф.-м.н., с.н.с. Меркурисов Д.И., к.ф.-м.н., с.н.с. Бойко В.М., к.ф.-м.н., в.н.с. Кузьмин И.И., н.с. Кухто O.JL, к.ф.-м.н., вед. инженер Чевычелов В.А. Работы по измерению емкостных параметров и спектров глубоких уровней выполнялись в ОАО «ГИРЕДМЕТ» Смирновым Н.Б. и Говорковым A.B. под руководством к.ф.-м.н. Полякова А.Я. Считаю своим приятным долгом выразить всем им благодарность. Я признателен сотрудникам отдела радиационного и космического материаловедения неорганических материалов филиала ФГУП "НИФХИ им. Л.Я. Карпова" за полезные советы и содействие в работе. Я благодарен научному руководителю, заведующему отделом д.ф.-м.н. Колину Н.Г. - за предложение темы, совместную экспериментальную и творческую работу при его постоянном внимании и поддержке диссертанта.

1. R.F. Davis, Z. Sitar, В.Е. Williams et al. Mater. Sci. and Eng. B. v. 1, n. 1, p. 77-104(1988).

2. R.F. Davis. Proc. IEEE. v. 79, n. 5, p. 702-712 (1991).

3. S. Strite, H. Morkoc. J. Vac. Sci. Technol. B. v. 10, n. 4, p. 1237-12661992).

4. T. Matsuoka. J. Cryst. Growth, v. 124, p. 433-438 (1992).

5. S. Strite, M.E. Lin, H. Morkoc. Thin Solid Films, v. 231, n. 1-2, p. 197-2081993).

6. H. Morkoc, S. Strite, G.B. Gao et al. J. Appl. Phys. v. 76. n. 3. p. 1363-13981994).

7. S.N. Mohammad, A.A. Salvador, H. Morkoc. Proc. IEEE. v. 83, n. 10, p. 1307-1355 (1995).

8. M. Razeghi, A. Rogalski. J. Appl. Phys. v. 79, n. 10, p. 7433-7455.

9. I. Akasaki, H. Amano. J. Cryst. Growth, v. 163, n. 1/2, p. 86-98 (1996).

10. Юнович А.Э. Светотехника. № 5/6, с. 2-7 (1996).

11. S. Nakamura, G. Fasol. The blue laser diodes GaN based light emitters and lasers. Berlin; Heidelberg et al.: Springer., p. 343 (1997).

12. I. Akasaki. J. Cryst. Growth, v. 195, p. 248-251 (1998).

13. Арсенид галлия в микроэлектронике. Под ред. Н. Айнспрука, У. Уиссмена. Москва, "Мир", 1988 г. 555 с.

14. JI.C. Смирнов, С.П. Соловьев, В.Ф. Стась, В.А. Харченко. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. Новосибирск, "Наука", 1981 г. 181 с.

15. В.А. Харченко, С.П. Соловьев, И.Н. Воронов, И.И. Кузьмин, Б.В. Смирнов. Исследование методом травления дефектной структурыкремния, облученного быстрыми нейтронами. ФТП, т. 5, вып. 4, 730 (1971).

16. В.А. Харченко, С.П. Соловьев. Радиационное легирование кремния. Изв. АН СССР. Неорганич. матер., т. 7, № 12, 2137 (1971).

17. И.М. Греськов, О.Н. Ефимович, С.П. Соловьев, В.А. Харченко, В.Г. Шапиро. Отжиг радиационных дефектов в кремнии, облученном нейтронами и быстрыми электронами. Физ. и химия обработки матер., №5,31 (1976).

18. В.Н. Мордкович, С.П. Соловьев, Э.М. Темпер, В.А. Харченко. Проводимость кремния, подвергнутого нейтронному облучению и отжигу. ФТП, т. 8, вып. 1, 210 (1974).

19. И.М. Греськов, С.П. Соловьев, В.А. Харченко. Влияние ростовых дефектов на изменение проводимости кремния, облученного нейтронами. ФТП, т. 11, вып. 8, 1598 (1977).

20. Г.М. Березина, Н.Ф. Каструбай, Н.Г. Колин, Л.И. Мурин, A.A. Стук. Дефекты в ядерно-легированном кремнии, облученном быстрыми электронами. Изв. Ан. СССР. Неорганические материалы, т. 24, №9, 1419(1988).

21. Н.Г. Колин, П.Ф. Лугаков, В.В. Лукьяница, A.A. Стук. Образование и отжиг радиационных дефектов в ядерно-легированном Si (Ge). Изв. ВУЗов СССР, серия Физика, № 11, 98 (1990).

22. Н.Г. Колин, С.П. Соловьев, A.A. Стук. Легирование полупроводников в ядерных реакторах. Известия вузов. Ядерная энергетика, №2-3, 98 (1994).

23. Н.Г. Колин, В.Н. Брудный, Д.И. Меркурисов, В.А. Новиков. Изменение спектров оптического поглощения ядерно-легированного GaAs при отжиге. ФТП, т. 35, вып. 6, 739 (2001).

24. Н.Г. Колин, Г.И. Айзетигаг, М.В. Ардышев, Д.И. Меркурисов, А.И. Потапов, О.П. Толбаков, С.С. Хлудков. Детекторы на основе радиационно-модифицированного. арсенида галлия, ж. Электронная промышленность, наука, технологии, изделия, 2/3; с. 69, 2002.

25. Н.Г. Колин, A.B. Марков, В.Б. Освенский, С.П. Соловьев, В.А. Харченко. Дефекты структуры в облученных монокристаллах арсенида галлия. Физ. ХОМ, №1,3 (1985).

26. JI.H. Колесник, Н.Г. Колин, A.M. Лошинский, В.Б. Освенский, В.В. Токаревский, В.А. Харченко. Изучение процесса отжига ядерно-легированного арсенида галлия методом фотолюминесценции. ФТП, т. 19, вып. 7, 1211 (1985).

27. Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, В.В. Токаревский, В.А. Харченко, С.М. Иевлев. Свойства арсенида галлия легированного Ge и Se облучением в тепловой колонне реактора. ФТП, т. 19, вып. 9, 1558 (1985).

28. Н.Г. Колин, В.Т. Бублик,' В.Б. Освенский, Н.И. Ярмолюк. Дефектообразование в ядерно-легированном арсениде галлия. Физ. ХОМ, №3,28 (1987).

29. Н.Г. Колин, Т.Н. Колоченко, В.М. Ломако. Спектроскопия радиационных дефектов в ядерно-легированном арсениде галлия. ФТП, т. 21, вып. 2, 327 (1987).

30. Н.Г. Колин, В.Б. Освенский, Е.С. Юрова, И.М. .Юрьева. О природе формирования неоднородности в ядерно-легированных образцах GaAs и InAs. Физ. ХОМ, № 4, 4 (1987).

31. Р.И. Глорнозова, Л.И. Колесник, Н.Г. Колин, В.Б. Освенский. Поведение глубоких центров в ядерно-легированном арсениде галлия. ФТП, т. 22, вып. 3, 507 (1988).

32. Н.Г. Колин, JI.B. Куликова, В.В. Освенский. Легирование арсенида галлия облучением нейтронами при высоких температурах. ФТП, т. 22, вып. 6, 1025 (1988).

33. Ф.П. Коршулов, Н.Г. Колин, Н.А. Соболев, Е.А. Кудрявцева, Т.А. Прохоренко. Импульсный отжиг ядерно-легированного арсенида галлия. ФТП, т. 22, вып. 10, 1850 (1988).

34. Н.Г. Колин, И.А. Королева, А.В. Марков, В.В. Освенский. Влияние отклонения состава от стехиометрии на электрофизические свойства ядерно-легированного арсенида галлия. ФТП, т. 24, вып. 1, 187 (1990).

35. В.Н. Брудный, Н.Г. Колин, В.В. Пешев, В.А. Новиков, А.И. Нойфех. Высокотемпературный отжиг и ядерное легирование . GaAs, облученного реакторными нейтронами. ФТП, т. 31, вып. 7, 811 (1997).

36. R.X. Wang, S.J. Xu, S. Fung, C.D. Beling, K. Wang, S. Li, Z.F. Wei, T.J. Zhou, J.D. Zhang, and Ying Huang. Micro-Raman and photoluminescence studies of neutron-irradiated gallium nitride epilayers. J. Appl. Phys., 87, p. 031906(2005).

37. P.X. Акчурин, А.А. Мармалюк. Нитрид галлия перспективный материал электронной техники. Часть I. Фундаментальные свойства нитрида галлия. УДК 537.311.33; 538.9.

38. Neugebauer J., Van de Walle C.G. // Phys. Rev. В., v. 50, n. 11, p. 80678070, 1994.

39. K. Kuriyama, M. Ooi, A. Onoue, K. Kushida, M. Okada and Q.Xu. Thermally stimulated current studies on neutron irradiation induced defects in GaN. Applied Physics Lett., vol. 88, 132109 (2006).

40. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, S J. Pearton, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, Cheul-Ro Lee and In-Hwan Lee. Fast neutron irradiation effects in n-GaN. J. Vac. Sci. Technol. B 25(2), p. 436, Mar/Apr 2007.

41. E. Gaubas, K. Kazlauskas, J. Vaitkus and A. Zukauskas. Role of radiation defects in photoconductivity transients and photoluminescence spectra of epitaxial GaN layers. Phys. Stat. Sol. (c) 2, No. 7, 2429-2432 (2005).

42. W.H. Sun, J.C. Zhang, L. Dai, K.M. Chen and G.G. Qin. Gamma-ray irradiation effects on Fourier transform infrared grazing incidence reflection-absorption spectra GaN films. J. Phys.: Condens. Matter 13 (2001), pp. 5931-5936.

43. W.H. Sun, L.S. Wang, S.J. Chua, K.M. Chen and G.G. Qin. Local vibrational modes in Gamma-irradiated GaN grown by metal-organic chemical vapor deposition. Material Science in Semiconductor Processing 4 (2001), pp. 559-562.

44. D.C. Look, G.C. Farlow, P.J. Drevinsky, D.F. Bliss, J.R. Sizelove, On the nitrogen vacancy in GaN, Applied Physics Lett., vol. 83, № 17, 23 October 2003.

45. K. Saarinen, T. Suski, I. Grzegory, D.C. Look. Thermal stability of isolated and complexed Ga vacancies in GaN bulk crystals. Phys. Rev. B, Vol. 64 (2001), p. 233201.

46. Qing Yang, Henning Feick, and Eicke R. Weber. Observation of a hydrogenic donor in the luminescence of electron-irradiated GaN. Applied Physics Lett., vol. 82, № 18, 5 May 2003.

47. O. Gelhausen, H.N. Klein, M.R. Phillips, E.M. Goldys. Low-energy electron-beam irradiation and yellow luminescence in activated Mg-doped GaN. Applied Physics Lett., vol. 83, № 16, 23 October 2003.

48. Leonid Chernyak, William Burdett, Mikhail Klimov, Andrei Osinsky. Cathodoluminescence studies of the electron injection-induced effects in GaN. Applied Physics Lett., vol. 82, № 21, 26 May 2003.

49. O. Lopatik-Tirpak, L. Chernyak, Y.L. Wang, F. Ren, S.J. Pearton, K. Gartsman, Y. Feldman. Cathodoluminescence studies of carrier concentration dependence for the electron-irradiation effects in p-GaN. Applied Physics Lett., vol. 90, 172111 (2007).

50. S.X. Li, R.E. Jones, E.E. Haller, K.M. Yu, W. Walukiewicz, J.W. Ager III, Z. Liliental-Weber, Hai Lu and William J. Schaff. Photoluminescence of energetic particle-irradiated InxGaixN alloys. Applied Physics^ Lett., vol. 88, 151101 (2006).

51. A. Ionascut-Nedelcescu, C. Carlone, A. Houdayer, H.J. von Bardeleben, J.-L. Cantin, and S. Raymond. Radiation Hardness of Gallium Nitride. IEEE Transactions on nuclear science, vol. 49, No. 6, December 2002.

52. S.M. Khanna, J. Webb, H. Tang, A.J. Houdayer, and C. Carlone. 2-MeV proon radiation damage studies of gallium nitride films through low temperature photoluminescence spectroscopy measurements, IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 47, pp. 2322-2328, Dec. 2000.

53. F. Gaudreau, C. Carlone, A. Houdayer, and S.M. Khanna. Spectral properties of proton irradiated gallium nitride blue diodes, IEEE Trans. Nucl. Sci, vol. 48, pp. 1778-1784, Dec. 2001.

54. S.M. Khanna, F. Gaudreau, P. Fournier, C. Carlone, H. Tang, J. Webb and A. Houdayer, Effect of proton irradiation on the transport properties of a AlGaN/GaN 2-deg system, in Proc. NSREC 2002, PA-4.

55. D.C. Look, D.C. Reynolds, J.W. Hemsky, J.R. Sizelove, R.L. Jones and R.J. Molnar, Defect donor and acceptor in GaN, Phys. Rev. Lett.,vol. 79, pp. 2273-2276, 1997.

56. B. Lehmann, M. Briere, D. Braunig and A.L. Barry, Displacement threshold energy in GaAs determined by electrical and optical investigation, in Proc. ESA Electronic Components Conf., Mar. 1991, pp. 287-292.

57. JI.C. Смирнов, С.П. Соловьев, В.Ф. Стась, В.А. Харченко. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. Новосибирск, "Наука", 1981 г. 181 с.

58. J.P. Grant. GaN Radiation Detectors for Particle Physics and Synchrotron Applications. Thesis for a Doctor's degree. University of Glasgow. 274 (2007).

59. А.Я. Нашельский. Производство полупроводниковых материалов. Москва, "Металлургия", 1989 г. 271 с.

60. Д.Ж. Хьюдж, Р.Б. Шварц. Атлас нейтронных .сечений. Изд-е 2-е, исправленное и дополненное, "Атомиздат", 1959 г. 373 с.

61. Дж. Дине, Дж. Винйард. Радиационные эффекты в твердых телах. Перевод с английского А.Х. Брегера под редакцией Г.С. Жданова. Москва, "Иностранная литература", 1960 г. 244 с.

62. Р.Ф. Коноплева, В.Л. Литвинов, Н.А. Ухин. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. Москва, "Атомиздат", 1971 г. 176 с.

63. Kinchin G.H., Pease R.S. The Displacement of Atoms in Solids by Radiation, Rep Progr. Phys., 18, 1 (1955) перевод: Усп. физич. Наук, 60, 590 (1956)].

64. Линдхард И. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц. Успехи физ. наук, т.99, вып.2, с. 247-296 (1969).

65. Т.М. Агаханян, Е.Р. Аствацатурьян, П.К. Скоробогатов. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. Москва, "Энергоатомиздат", 1989 г. 256 с.

66. К. Лейман. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов. Перевод с английского Г.И. Бабкина." Москва, "Атомиздат", .1979 г. 296 с.

67. М.А. Кумахов, Г. Ширмер. Атомные столкновения в кристаллах. Москва, "Атомиздат", 1980 г. 192 с.

68. Ф.Ф. Комаров, А.П. Новиков, B.C. Соловьев, С.Ю. Ширяев. Дефекты структуры в ионно-имплантированном кремнии. Минск, "Университетское", 1990 г. 320 с.

69. Tetsuya Kawakubo. Electrical and Optical Properties of Neutron Irradiated GaAs and GaP Crystals. Annu. Rep. Res. Reactor Inst:, Kyoto Univ. Vol. 23, 97-123 (1990).

70. И.В. Меднис. Сечения ядерных реакций, применяемых в нейтронно-активационном анализе. Справочник, Рига, "Зинатне", 1991 г. 119 с.

71. Л.С. Смирнов, С.П. Соловьев, В.Ф. Стась, В.А. Харченко. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. Новосибирск, "Наука", 1981 г. 181 с.

72. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.; Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

73. У.А. Улманис. Радиационные явления в ферритах. Москва, "Энергоатомиздат", 1984 г. 160 с.

74. Varley F. Sears. Neutron scattering lengths and cross sections. Neutron News, Vol. 3, No. 3, 26 (1992).

75. О.И. Лейпунский, Б.В. Новожилов, B.H. Сахаров. Распределение гамма-квантов в веществе. М.: Государственное из-во физико-математической литературы. 1960 г. 207 с.

76. McKinly W.A., Feschbach H. Phys. Rev., Vol. 74, No. 12, 1759 (1948).

77. B.C. Вавилов, H.A. Ухин. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. Москва, "Атомиздат", 1969 г. 312 с.

78. Kahn F. J. Appl. Phys., Vol. 30, No. 8, 1310 (1959).

79. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, Á.V. Govorkov et. Al. J. Vac. Sei. Technol. В., 25(2), p. 436 (2007).

80. B.H. Брудный. A.B. Кособуцкий, Н.Г. Колин. ФТП, 43 (10), с. 1312 (2009).

81. В.Н. Брудный, А.И. Потапов. ФТП, 35 (12), с. 1423 (2001).

82. Н.Г. Колин. Известия вузов. Физика. 6, с. 12 (2003).

83. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V.'Markov, S.J. Pearton, M.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, M. Slcowronskii, In-Hwan Lee, PhysicaB, 376-377, 523 (2006). .

84. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, S.J. Pearton, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko. J. Appl. Phys., 98, p. 033529-1 (2005).

85. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, N.G. Kolin, V.M. Boiko, D.I. Merkurisov, S.J. Pearton J. Vac. Sei. Technol. В., 24(3), p. 1094 (2006).

86. V.M. Boyko, V.T. Bublik, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, K.D. Shcerbachev, M.I. Voronova. Physica B, 373, p. 82 (2006).

87. K. Kuriyama, T. Tokumasu, H. Sano, M. Okada. Solid State Communications, 131, p. 31 (2004).

88. H. Wang and A.B. Chen. J. Appl. Phys. 87, p. 7859 (2000).

89. Вопросы радиационной технологии полупроводников. Под ред. JI.C. Смирнова. (Новосибирск, Наука СО, 1980, 294 с.

90. Брудный В.Н., Колин Н.Г., Смирнов Л.С. ФТП Т.41, №9, с. 1031-1040,(2007).

91. V.N. Brudnyi, S.N. Grinyaev, N.G. Kolin. PhysicaB 348, 213 (2004).

92. B.H. Брудный, A.B. Кособуцкий, Н.Г. Колин. Известия вузов. Физика 51(12), 25 (2008).

93. B.H. Брудный, A.B. Кособуцкий, Н.Г. Колин. ФТП 43(10), 1312 (2009).

94. J.C. Marques, К. Lorenz, N. Franco, Е. Alives. Nucl. Instrum. Meth. В, 249 (1-2), 358 (2006).

95. I. Gorczyca, A. Svane, N.E. Christensen. Phys. Rev. B, 60 (11), 8147 (1999).

96. F. Gao, E.J. Bylaska, W.J. Weber. Phys. Rev. B, 70 (24), 245 208 (2004).

97. Cris G. Van de Walle, Jorg Neugebaer. J. Appl. Phys., 95 (8), 3851 (2004).

98. K.H. Chow, G.D. Watkins, Akira Usui, M. Mizuta. Phys. Rev. Lett., 85 (13), 2761 (2000).

99. B.M. Бойко, В.Т. Бублик, М.И. Воронова, Н.Г. Колин, Д.И. Меркурисов, К.Д. Щербачев. ФТП, 40 (6), 641 (2006).

100. М.А. Reschikov, Н. Morkoc, J. Appl. Phys. 97, 061301 (2005).'

101. L. Polenta, Z-Q. Fang, D.C. Look, Appl. Phys. Lett. 76, 2086 (2000).

102. S.A. Goodman, F.D. Auret, F.K. Koschnick, J.-M. Spaeth, B. Beaumont, P. Gibart, Mat. Sci. & Engineering B71, 100 (2000).

103. D.C. Look, D.C. Reynolds, J.W. Hemsky, J.R. Sizelove, R.L. Jones, R.J. Molnar, Phys. Rev. Lett. 79 2273 (1997).

104. J. Neugebauer and C.G. Van de Walle, Phys. Rev. B50, 8067 (1994).

105. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, A.V. Markov, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, K.D. Shcherbatchev, V.T. Bublik, M.I. Voronova, I-H. Lee, C.R. Lee, J. Appl. Phys. 100, 093715 (2006).

106. A.Y. Polyakov, N.B. Smirnov, A.V. Govorkov, N.G. Kolin, D.I. Merkurisov, V.M. Boiko, A.V. Korulin, S.J. Pearton, J. Vac. Sci. Technol. B28, 608(2010).

107. С. Зи. Омические контакты. в кн. : Физика полупроводниковых приборов. Москва, "Мир", 1984 г. с. 318.

108. А.Н.Пихтин, В.А. Попов, Д.А. Яськов. Получение омических контактов к полупроводникам. ПТЭ, №2, 238 (1970).