Структуры для детекторов ионизирующих излучений на основе эпитаксиального арсенида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи 005001105

Пономарев Иван Викторович

СТРУКТУРЫ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск-2011

005001105

Работа выполнена на кафедре полупроводниковой электроники ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский государственный университет» и в лаборатории физики полупроводников ОСП «Сибирский физико-технический институт имени акад. В.Д. Кузнецова Томского государственного университета»

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Вилисова Мария Дмитриевна

доктор физико-математических наук, профессор Гермогенов Валерий Петрович

доктор физико-математических наук, профессор Давыдов Валерий Николаевич

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Коханенко Андрей Павлович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Институт физики высоких энергий" (г. Протвино)

Защита состоится «8» декабря 2011 г, в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д. 212.267.07 в ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский государственный университет» по адресу: 634050, г.Томск, пр. Ленина 36

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский государственный университет» по адресу: 634050, г.Томск, пр.Ленина 34, а

Автореферат разослан « » ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.267.07, У л

доктор физико-математических наук, И. В. Ивонин

профессор

Научный руководитель:

Научный консультант: Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Традиционными материалами для полупроводниковых детекторов заряженных частиц и квантов ионизирующих излучений являются 81, Се, С(1Те. В качестве альтернативного материала можно выделить арсенид галлия (ОаАй), чему способствуют большие значения коэффициентов поглощения у-квантов и рентгеновского излучения, высокая подвижность носителей заряда и возможность работы при комнатной температуре. Технологии выращивания монокристаллов и эпитаксиальных слоев являются базовыми для изготовления детекторов на основе ОаАз. Эпитаксиальный ваАБ обладает более высокой степенью кристаллического совершенства по сравнению с монокристаллическим материалом. Поэтому для создания детекторов с высокими энергетическим разрешением и эффективностью собирания заряда эпитаксиальные слои являются более предпочтительными.

В настоящее время для получения эпитаксиальных слоев йаАв наиболее широко используется газофазовая эпитаксия (ГФЭ). Детекторные структуры на их основе содержат барьер Шоттки либо р-п-переход, область пространственного заряда (ОПЗ) которых является активной областью детектора. Для эффективной работы детекторов необходимо, чтобы активная область занимала как можно большую толщину эпитаксиального слоя. Одним из путей увеличения толщины активной области является использование нелегированных эпитаксиальных слоев л-ОаАБ с низкой концентрацией электронов (л = Ы0"-Ы0'3 см"3). Однако современный уровень технологии газофазовой эпитаксии не позволяет устойчиво и воспроизводимо получать слои п-ОаА& с концентрацией электронов п < МО13 см"3.

Поэтому актуальным является поиск альтернативных способов понижения концентрации носителей заряда в эпитаксиальных слоях. Этого можно достичь, например, за счет введения радиационных дефектов. Другим способом может быть компенсация остаточных донорных примесей в слоях л-ОеАб атомами глубокой акцепторной примеси, например, хрома. Этот метод достаточно изучен и широко используется для разработки детекторов на основе объемного арсенида галлия. Однако, для эпитаксиального материала подобные исследования отсутствуют. К моменту начала данной работы в этом направлении были проведены лишь пробные эксперименты без детального анализа процесса диффузии хрома и оптимизации технологических режимов.

Целью работы является разработка физических основ создания структур для детекторов ионизирующих излучений с воспроизводимыми параметрами на основе слоев ваЛв, выращенных методом газофазовой эпитаксии.

Для достижения поставленной цели, решались следующие задачи: 1. Исследование электрофизических свойств нелегированных эпитаксиальных слоев ОаАБ и детекторных структур на их основе.

2. Изучение закономерностей диффузионного легирования эпитаксиальных слоев примесью хрома.

3. Исследование характеристик слоев и детекторных структур, компенсированных хромом, в зависимости от исходной концентрации электронов и режима диффузии хрома.

4. Установление корреляции параметров детекторов со свойствами эпи-таксиальных слоев.

Объектами исследования являлись многослойные структуры р-п-п-, р-%-п -п- и р-п-п - типа на основе эпитаксиальных слоев и-ОаАз и я-ОаАй. Нелегированные слои и-типа (и < 1-Ю14 см"3) были выращены методом газофазовой эпигаксии в системе Оа-АкС1?-Н2. Высокоомные я-слои были получены путем диффузии Сг в п-слои с концентрацией электронов п = (Ь:6)-1015 см~3. Изготовление структур и проведение диффузии хрома осуществлялось в ОАО «НИИПП» (г. Томск). Научная новизна.

1. Установлена корреляция электрофизических параметров эпитаксиальных слоев с различным уровнем легирования со свойствами детекторных структур на их основе.

2. Впервые определены температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости хрома в эпитаксиальных слоях я-ОаАБ^ в диапазоне температур Тя = 750+880°С.

3. Впервые с помощью атомно-силовой микроскопии проведено исследование распределения напряженности электрического поля в детекторных структурах, полученных при различных режимах диффузии атомов хрома в эпитаксиальные слои я-ОаЛв^.

4. Установлено влияние высокоомной я-области на профиль электрического поля и механизм собирания неравновесного заряда из ионизационного трека, сформированного 7-квантом.

Практическая значимость.

1. Измерение частотной зависимости емкости //-и-« '-детекторов на основе нелегированных эпитаксиальных слоев л-ОаАэ является эффективным способом для отбора эпитаксиальных структур с высокими спектрометрическими свойствами.

2. Установленные закономерности диффузии хрома в эпитаксиальные ГФЭ слои н-ОаАв позволяют воспроизводимо создавать детекторы с однородным распределением электрофизических параметров и эффективности собирания заряда по площади структуры.

3. Применение эпитаксиальных слоев ОаАз, компенсированных атомами хрома при оптимальных режимах диффузии, позволяет создавать фото-вольтаические детекторы с высокой эффективностью собирания неравновесного заряда, созданного при поглощении у-квантов с энергиями от 14 до 59,5 кэВ.

Практическая значимость работы подтверждается выполнением следующих научно-исследовательских программ, в рамках которых проводилась диссертационная работа: ФЦП «Кадры», ГК №02.740.11.0164 (2009 -2011 г.), РФФИ 07-02-00314-а (2007-2009 Г.), № 09-02-90724-моб_ст. (2009 г.), программа «Участник молодежного научно-шшовационного конкурса», проводимая Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям и Федерального агентства по образованию (2007,2008 гг.).

Положения, выносимые на защиту.

1. Существует корреляция между параметрами детекторов на основе нелегированных эпитаксиальных слоев и характером часготной зависимости емкости, обусловленной присутствием глубоких уровней. В качестве критерия пригодности эпитаксиальных структур для изготовления спектрометрических детекторов можно использовать величину их низкочастотной емкости.

2. Профили электрически активных атомов хрома при диффузии в эпи-таксиальные слои я-ОаАБ в интервале температур Тл = 750-^880 °С описываются егй-функцией. При этом температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости атомов хрома описываются

£>0Сг=1,9-Ю9 см2/с, е,=(4,1±0,2) эВ, -2,3-1024 см"3, б2=(1,9±0,4) эВ.

3. Эпитаксиалыю-диффузиопная технология позволяет управлять профилем напряженности электрического поля в детекторных структурах на основе слоев СгаАх:Сг. Формирование дополнительного пика напряженности в активной области р+-я->Г-и+-структур оказывает существенное влияние на эффективность собирания заряда от у-квантов с энергией

Достоверность полученных результатов достигается использованием классических или уже опробованных в мировой научной практике экспериментальных методов и теоретических моделей, воспроизводимостью экспериментальных данных, удовлетворительным согласием результатов эксперимента с теоретическими расчетами.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом исследований автора, проводившихся совместно с сотрудниками НОЦ «Физика и электроника сложных полупроводников» ОСП «СФТИ ТГУ», ОАО «НИИПП» и кафедры полупроводниковой электроники Национального исследовательского Томского государственного университета. Автором совместно с научным руководителем обсуждались цели работы, пути их достижения и полученные результаты. Личный вклад автора включает выбор методов решения задач, измерение характеристик экспериментальных образцов, проведение расчетов и анализ полученных данных. Расчет

где

59,5 кэВ.

профилей напряженности электрического поля проводился совместно с научным консультантом.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 10-ой Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (г. Томск, 2006), на международных конференциях «SIBCON» (IEEE International Siberian conference on control and communication, Tomsk, 2005, 2007, 2009, Krasnoyarsk, 2011), на 9-й Международной конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы JII-V» (г. Томск, 2006), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» (г. Томск, 2008, 2010), на 9-й Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники'09» (г. Новосибирск-Томск, 2009).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из которых 4 - в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы. Текст диссертации состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы; содержит 77 рисунков, 3 таблицы, библиографический список из 112 наименований -всего 130 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются цель и направление исследований, отмечены их новизна, научная и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту. Представлен краткий обзор структуры диссертации.

Первая глава носит обзорный характер. Приводится обзор литературных данных по исследованию детекторов на основе монокристаллического и эпитаксиальиого GaAs. Основное внимание уделено работам по использованию эпитаксиальных слоев GaAs, полученных методом газофазовой эпитаксии, для создания детекторов ионизирующих излучений. Анализ литературных данных показал, что эпитаксиальный GaAs обладает меньшей концентрацией основного антиструктурного дефекта - ££2-ценгра, что является важным условием для создания детекторов с высокой эффективностью собирания заряда.

Метод газофазовой эпитаксии (ГФЭ) позволяет выращивать нелегарован-ные («чистые») слои и-GaAs с концентрацией электронов п < 1-Ю14 см"3, в отличие от жидкофазовой эпитаксии (ЖФЭ). В результате, в барьерных детекторах на основе «чистых» ГФЭ-слоев активная область имеет большую толщину, чем в ЖФЭ-детекторах. В совокупности с высоким временем жизни электронов, «чистые» ГФЭ-слои являются наилучшими для создания спектрометрических детекторов на основе GaAs. Кроме того, детекторы на основе «чистых» слоев и-GaAs могут эффективно работать без приложения внешнего смещения. Такой режим работы невозможно реализовать в детекторах на основе объемного GaAs и ЖФЭ-слоев n-GaAs.

Отмечается, что в работах по исследованию детекторов на основе «чистых» ГФЭ-слоев и-GaAs слабо представлены исследования вольт-амперных, вольт-фарадных характеристик и частотной зависимости емкости детекторов. Отсутствует четкая взаимосвязь электрофизических параметров слоев с электрическими характеристиками и амплитудными спектрами детекторов.

Кроме того, в детекторах барьерного типа па основе «чистых» ГФЭ-слоев и-GaAs актуальным является увеличение толщины активной области. Одним из способов решения этой проблемы является диффузия атомов хрома в слои н-GaAs и формирование высокоомных областей с проводимостью, близкой к собственной.

В выводах к главе сформулированы цель и задачи исследования, вытекающие из анализа литературных данных.

Вторая глава является методической. В ней описываются экспериментальные детекторные структуры и методики измерения их электрофизических параметров и характеристик.

В работе исследовались детекторные структуры на основе нелегированных эпитаксиальных слоев /з-GaAs и слоев компенсированных атомами Сг. Структуры были выращены методом газофазовой эпитаксии в системе Ga-AsCl3-H2 на сильнолегированных теллуром или оловом л+-подложках (;п = МО18 см"3) ориентации 2° (100). Структуры на основе нелегированных слоев былир'-п-п- типа и состояли из легированного серой буферного слоя, нелегированного слоя ;?-GaAs с концентрацией электронов п = 1 -Ю'^З-Ю'4 см"3 и верхнегор+-слоя, легированного цинком (// =2-10 см"). Толщины слоев составляли 5, (3050) и 2 мкм, соответственно. Компенсация атомами хрома проводилась путем диффузии через р -слой в ¿Г-н-н+-структуры на основе легированных серой слоев и-GaAs с концентрацией электронов п = (1^6)-1015 см"3 и толщиной и-слоев d„ = 5(К70 мкм. В результате варьирования температуры диффузии (Гд = 750-880°С) и времени диффузии (/л = 1-16 ч.) были получены структуры с высокоом-ной я-областыо различной толщины. В одних структурах толщина данной области (dn) была меньше толщины я-слоя (dx < 30 мкм), и структуры имели строение р+-ж-п~-п. Другие структуры были р+-п-п- типа - в них высокоомная область занимала всю толщину и-слоя (d% ~ d„).

Измерения вольт-фарадных (ВФХ), вольт-амперных (ВАХ) и амплитудных спектров (АС) детекторных структур проводилось с использованием стандартных блок-схем.

Исследование параметров диффузии (коэффициент диффузии, поверхностная концентрация) атомов хрома в эпитаксиалыше слои и-GaAs проводилось с использованием электролитического профилометра [1].

Изучение распределения напряженности электрического поля в детекторных структурах на основе л-слоев проводилось с применением атомно-силового микроскопа (АСМ) в режиме Кельвин-зонда [2] на поперечных

сколах структур. Для получения профиля электрического поля в структуре измерялось распределение контактной разности потенциалов (КРП) между зондом АСМ и подлежащей поверхностью поперечного скола структуры. Измерение профилей КРП проводилось для заземленных структур и структур с приложенным обратным напряжением £/обр = 0^7 В. Используя профиль КРП при смещении (КРП (С/о6р * 0 В)) и без него (КРП(С/обр = 0 В)), рассчитывалось распределение падения напряжения (А<р(,г)) в объеме структур с помощью выражения [3]:

ЛфДОо5р * 0 В) = КРП (i/o6p 0 В)-КРП (С/о6р= 0 В) . (1)

Распределение напряженности электрического поля Е(х) определялось путем дифференцирования профиля Аф(х) при фиксированном значении Uo5p [4]:

5Аф(х)|

дх К'""1''

В третьей главе приводятся результаты исследований электрических и детекторных характеристикр*-п-п'-структур на основе нелегированных или слабо легированных серой эпитаксиальных слоев арсенида галлия. Целью этих исследований было установление корреляции параметров слоев с характеристиками детекторных структур на их основе.

Экспериментальные структуры были разделены на несколько групп -в зависимости от уровня легирования эпитаксиального слоя и типа его проводимости. К первой группе относятся р*-п-п+-структуры на основе слоев и-GaAs, слабо легированных серой в процессе роста. Типичная концентрация электронов в таких слоях составляла п = 1-10"^1-10ь см"3, а степень донорно-акцепторной компенсации (Ск = NJNd) была не более 0,6+0,7. Другую группу составляют р+-п -и+-структуры на основе нелегированных слоев и-типа с концентрацией п < 1-Ю14 см"3 и Ск > 0,8. В последнюю группу входят /?+-р-и+-структуры на основе нелегированных слоев р-типа проводимости с концентрацией дырок р = 1 ■ Ю10^1 • 1011 см"3.

Из анализа ВФХ был установлен различный характер распределения концентрации носителей заряда по толщине «-слоя. В эпитаксиальных //-«-«^-структурах концентрация электронов распределялась равномерно по толщине «-слоя и для разных структур изменялась в диапазоне п = 1,3-1014-Ч,0-1015 см"3 (рис. 1, кр./). Вр+-л_-и+-структурах распределение концентрации электронов в «-слое было неравномерным и обычно характеризовалось возрастанием концентрации от />+-слоя вглубь эпитаксиального слоя (рис. 1, кр.2). Этот эффект может быть связан с неконтролируемым изменением концентрации остаточных донорных и акцепторных примесей и увеличением степени компенсации в процессе эпитаксиального роста и-слоя, а также с диффузией цинка из //-слоя.

IV мху,

Рис. 1 - Профили концентрации электронов в зпитаксиальных слоях структур различных типов: 1 - р*-п-гГ, 2 - р-п -п

Снижение концентрации носителей заряда в я-слоях приводило к появлению сильной частотной зависимости емкости детекторных структур на их основе. Частотная зависимость емкости обусловлена перезарядкой глубоких центров (в частности £12-центров), присутствующих в зпитаксиальных слоях. Этот факт нашел подтверждение в сдвиге частотной зависимости емкости структур в область высоких частот при увеличении рабочей температуры в интервале Т = -15 +60 °С. Кроме того, исследования температурной зависимости обратного тока на участке ВАХ, обусловленном эффектом Пула-Френкеля, позволили оценить энергию ионизации глубоких донорных уровней, участвующих в процессе генерации носителей

заряда. Было получено значение АЕ^ = (0,84 ± 0,04) эВ, что близко к энергии ионизации глубокого донора - ЕЬ2-центра.

При исследовании структур на основе «чистых» слоев с низкой концентрацией носителей заряда, как правило, наблюдалась большая дисперсия значений емкости диодов, изготовленных из разных частей эпитакси-альной структуры. Особенно это касается емкости, измеренной на низких частотах. На рис. 2 представлены частотные зависимости емкости детекторов на основе />+-л~-я+-структуры из различных частей пластины. Значительный разброс значений емкости С на низких частотах (/ю„ = 10" Гц) является следствием неоднородного распределения примеси вдоль пластины. При сопоставлении параметров структур, изготовленных на разных пластинах из единого эпитаксиального процесса, этот разброс иногда оказывается еще существеннее. Это свидетельствует о плохой воспроизводимости процесса получения слоев с предельно низкой концентрацией носителей заряда.

Исследования чувствительности к а-частицам показали, что детекторные /?+-и-я+-структуры обладали спектрометрическими свойствами лишь при концентрации электронов в я-слое не выше п = Ы0М см"3. Структуры р+-п~-п+-типа обладали такими же спектрометрическими свойствами, но максимальное значение эффективности

Рис. 2

о' кг1 ю! /„-•Гц

Частотная зависимость емкости детекторов на основе />+-и--;7^-структуры из различных частей пластины. Площадь детекторов 4 мм"

собирания заряда т|а = 100 % достигалась при меньших обратных напряжениях иац. Различная скорость возрастания эффективности собирания заряда с ростом напряжения i7o5p связана с различным соотношением длины пробега а-частиц и ширины ОПЗ/Г-и-перехода структур.

При регистрации у-квантов детекторные структуры на основе легированных серой и-слоев не обладали спектрометрическими свойствами - за счет малой толщины активной области и высокого уровня шумов (большая емкость). Структуры на основе нелегированных п -слоев могли работать без смещения (U0ер = 0 В) и имели хорошее энергетическое разрешение и эффективность собирания заряда, близкую к 100 %, при относительно небольшом напряжении смещения ((/о6р = 15^20 В).

Следует отметить влияние однородности и воспроизводимости получения эпитаксиальных слоев с предельно низкой концентрацией электронов на амплитудные спектры детекторных структур на их основе. Однородность контролировалась по соотношению емкостей СИч и Свч, измеренных на частотах тестового сигнала /ты = 102 Гц и 10б Гц, соответственно. На рис. 3 приведены амплитудные спектры (АС) от у-квантов с энергией Еу = 59,5 кэВ детекторных р+-п -ri-структур с различным соотношением Снч/Свч, полученных из разных частей одной эпигаксиальной пластины. Видно, что при уменьшении емкости Ст (и фиксированной емкости Свч) наблюдается сдвиг АС в сторону больших номеров канала АЦП (увеличение эффективности собирания заряда) и пик событий проявляется более четко (улучшение энергетического разрешения). Аналогичная корреляция отношения Снч/Свч и амплитудных у-спектров четко проявлялась для детекторов из разных пластин, полученных в одном процессе эпитаксиального роста.

Номер канала АЦП Номер канала АЦП

Рис. 3 - Изменение амплитудных спектров от у-квантов с энергией = 59,5 кэБ в зависимости от соотношения емкостей Снч/Свч детекторных р'-п-п-структур: и - 44/10, б-27/10

В случае формирования нелегированных слоев /?-типа проводимости структуры на основе этих слоев вообще не обладали спектрометрическими свойствами при регистрации ионизирующего излучения. Этот факт

обусловлен высокой концентрацией глубоких центров, о чем свидетельствует очень сильная частотная зависимость емкости (СцЧ/Свч~20^-30).

В четвертой главе представлены результаты исследования параметров диффузии атомов хрома в проточной системе (в потоке Н2) в эшггаксиальные ГФЭ-слои и-ОаА5:5 с концентрацией электронов п = (1,1^6,0)-10ь см-3. Кроме того, изучалось влияние режимов Диффузии атомов хрома на электрофизические свойства детекторных структур на основе высоко-омных слоев к-ОаАэ^.Сг, полученных в результате диффузии.

В результате проведенных исследований, впервые были получены температурные зависимости коэффициента диффузии £>Сг и растворимости электрически активных атомов хрома в эпитаксиальном и-ОэАб

в интервале температур диффузии Гд = 75(Н880 °С. Полученные зависимости описываются выражениями:

где ДСг=1,9-109см2/с,2,=(4Л±0,2)эВ, ^ =2,3-1024 см"3, 02=(1,9±О,4) ЭВ.

Было установлено, что варьирование режимов диффузии атомов хрома (температура, время) позволяет получать детекторные структуры различных типов. При этом в эпитаксиальном слое может формироваться либо область с пониженной, относительно исходной, концентрацией электронов п, либо высокоомная область я-типа с удельным сопротивлением р = 1 ■ 1О7• 108 Ом хм. Так, при низких температурах диффузии Тд < 800°С формируются структуры р*-п-п-п "-типа, при средних температурах Гд = 82(Н840°С - структуры /?+-я-и~-и+-типа, а при более высоких температурах Т,,> 840°С (либо больших временах диффузии ?д = 9-10 ч) -р'-п-п '-структуры.

Температурные и временные границы перехода от одного типа структуры к другому зависят от параметров исходной структуры: толщины, концентрации электронов в «-слое и вида профиля п{х). Увеличение толщины и-слоя и концентрации электронов в нем сдвигают эти границы в область более высоких температур и времён диффузии.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния режимов диффузии хрома на электрофизические характеристики и амплитудные спектры детекторов на основе эпитаксиальных слоев п-СаАв^, компенсированных атомами хрома. Кроме того, проведены исследования распределения напряженности электрического поля по толщине структур при различных режимах диффузии и его влияния на амплитудные а- и у-спектры детекторов на основе высокоомных слоев я-ОаАа:8,Сг.

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 W, МКМ

Рис. 4 - Распределение концентрации носителей заряда в if-слое

Исследование ВФХ показали, что при переходе от р -п-п-п -структур к р'-п-п-п- и р*-п-п- структурам емкость С детекторов на их основе уменьшается и перестает зависеть от обратного напряжения. Это объясняется формированием высокоомной л-области и увеличением ее толщины при повышении температуры диффузии хрома. Наличие зависимости ёмкости от обратного напряжения в р*-п-п-п -структурах позволило оценить из ВФХ концентрацию носителей заряда в и'-области рабочего эпи-таксиального слоя. На рис. 4 представлено типичное распределение концентрации электронов по толщине эпитаксиального «"-слоя р -п -я-л+-структуры. При выбранном режиме диффузии хрома область эпитаксиалыюго слоя глубиной до 10 мкм имеет концентрацию п < 51011 см"3, далее следует возрастание до 1014 см"3. В структурах других типов не удалось оценить концентрацию носителей заряда из ВФХ, поскольку обедненный слой Занимает большую Часть ЭПИТаКСИ- р+-,7-«-^-структуры. Режим диф-ального слоя, и емкость мало меня- фузии: Гд = 800°С, t, = 4,5 ч ется с напряжением.

Как показали исследования, вид ВАХ не зависит от типа структуры (т.е. режима диффузии). При обратных напряжениях С/обр > 5 В вероятным механизмом протекания обратного тока может быть генерация носителей заряда, облегченная электрическим полем (эффект Пула-Френкеля). В /?+-и~-и-и+-структурах генерация носителей заряда происходит в ОПЗ //-«"-перехода, а в р-ъ-п-п- и р'-п-п- структурах - в высокоомной л-обдасти или ОПЗ р+-п- и я-и-переходов.

Важной характеристикой, влияющей на работу полупроводниковых детекторов, является распределение напряженности электрического поля в активной области детекторов. На рис. 5 представлены профили напряженности электрического поля Е(х) по толщине структур различных типов. Из 5, а видно, что в рл—п-п-п"-структуpax имеется один максимум напряженности электрического поля на границе с р -областью. В р '-я-я -^-структурах, имеется дополнительный максимум - Еь расположенный на определенном расстоянии от //-области. В р -п-п-п* -структурах положение максимума напряженности электрического поля Е\ совпадает с положением //-^'-перехода, а в /?+-л-л"-и+-структурах первый максимум совпадает с р ^-it-переходом. Второй максимум напряженности электрического поля Ег в р+-л-п~-п' -структурах располагается в области точки пересечения л:, профиля хрома с профилем исходной концентрации электронов в эпитаксиальном n-слое. В данном случае точка х,- находится

Рис. 5 - Распределение напряженности электрического поля в структурах р*-п -п-п+- (а) и р'-ж-п'-п*- (б) типов при Ц,бр = 6 В.

в глубине эпитаксиального слоя (рис. 5, б). В //-71-и+-структурах глубина диффузии атомов хрома превышает толщину эпитаксиального слоя. В этом случае максимум напряженности электрического поля Ег распола-

4-

гается на границе эпитаксиального слоя и п -подложки.

На рис. 6 представлены амплитудные а-спектры структур различных типов. Структуры р*-п~-п-п"- и р+-%-гГ~п-т:ш\аъ имели одинаковый вид АС (рис. 6, а), на которых четко выделялись три пика событий, соответствующие энергиям использованных а-частиц (5,153; 5,483 и 5,801 МэВ). При переходе к /?+-л:-и+-структурам на АС наблюдался только один пик событий (рис. 6, б). Эффективность собирания заряда г^ц уменьшалась от 100 % до 55 % при переходе от р-п-п-п- к У-я-и+-структурам.

Рис. 6 - Амплитудные спектры от а-частиц при £4бР= 50 В структур различных типов: а - р'-п-п-п, р*-ж-п-п , б-р -ж-п

На рис. 7 приведены амплитудные у-спектры от радиоактивного источника 241Ат для исследованных типов структур при Уо6р = 21 В. Видно, что на всех у-спектрах присутствует пик, соответствующий регистрации квантов с энергиями 15-И7 кэВ (номер канала АЦП равен 70). Причем в р+-гГ~п-п:- и р+-п-п-п -структурах (рис. 7, а, б) при номерах канала АЦП 250^350 имеется пик событий, соответствующий квантам с энергией 59,5 кэВ. В У-71-и-и+-структурах пик событий располагается при меньших номерах канала АЦП, чем в р+-п-п-п-структурах.

На АС р'-л-и+-структур пик от квантов с Е1 = 59,5 кэВ полностью отсутствует и вместо него присутствует «полочка» событий в диапазоне номеров канала АЦП от 200 до 400 (рис. 7, в). Стоит отметить, что в р'-п—п—п*- и р—ж—п~—п- структурах наблюдается чёткая корреляция между толщиной высокоомной я-области а',ыс и номером канала АЦП, соответствующим пику событий от квантов с энергией Еу = 59,5 кэВ. С увеличением £/выс пик смещается в сторону меньших значений номера канала и при с1выс ~ с1„ (в р+-к-гС-структурах) полностью исчезает.

Номер канала АЦП

0 100 200 300 400 Номер канала АЦП

О 100 200 WI <3

Номер канала АЦП

Рис. 7 - Амплитудные у-спектры при С/обр = 21 В структур различных типов: а - рг~п~-п-п*, б - р"-п~п-п , в - р'-к-гГ. На вставках приведены пики событий от у-квантов с энергией 59,5 кэВ в увеличенном масштабе

Изменения АС при переходе от одного типа детекторных структур к другим связаны с влиянием распределения напряженности электрического поля в активной области структур на процесс разделения и собирания неравновесного заряда. В случае поглощения а-частиц изменяется соотношение длины их пробега и толщины области сильного электрического поля в активной области структур. Присутствие пиков событий на АС от у-квантов с Еу = 15+17 кэВ говорит о собирании как электронной, так и дырочной компонент неравновесного заряда в результате поглощения более 60% потока квантов на глубине эпитаксиального слоя, равной 30 мкм от р -области. В данной области эпитаксиального слоя у всех типов структур присутствует пик электрического поля с максимальным значением напряженности. Наличие «полочки» событий на АС структур р+-7с-л+-типа свидетельствует о собирании только неравновесных электронов. Этот факт был подтвержден модельным расчетом АС от у-квантов с энергией Еу = 59,5 кэВ с учетом установленного неравномерного распределения напряженности электрического поля в активной области экспериментальных структур. На рис. 8 представлены расчетные амплитудные у-спектры. Для согласования расчетных АС с экспериментальными варьировалось время жизни дырок ip. В результате, время жизни дырок для структур [ и II типов составило хр = 1-Ю"10 с, а для структур III типа -тр = МО"12 с. Малое время жизни дырок тр = 1 ■ 10 12 с в структурах III типа указывает на отсутствие собирания дырок, например, за счет

их захвата на глубокие акцепторные уровни Сг (концентрация которых в/>+-я-и'"-структурах является большей, чем в структурах других типов).

Необходимо отметить, что структуры, в которые была проведена диффузия хрома, обладают значительно более высокой однородностью электрофизических параметров вдоль пластины, чем структуры на основе нелегированных эпитаксиальных слоев и-ОэАб. Распределение емкости диодов по площади пластины является достаточно однородным (разброс значений не превышает ± 10%). Как следствие, в компенсированных структурах наблюдалась высокая однородность эффективности собирания заряда ц от а-частиц и у-квантов вдоль пластин. При этом разброс значений т] вдоль продольного сечения структур не превышал 5 %, а в поперечном - практически не наблюдался.

В заключении диссертации сформулированы основные результаты, полученные в ходе проведенных исследований:

1. Показано, что снижение концентрации электронов в детекторных структурах на основе нелегированных эпитаксиальных слоев л-ваАБ приводит к существенному улучшению их спектрометрических свойств и повышению эффективности собирания заряда. Однако, при этом ухудшаются однородность и воспроизводимость параметров детекторных структур.

2. Установлено, что причиной низкой воспроизводимости параметров детекторных структур на основе нелегированных эпитаксиальных слоев п-ОаАв ( п < 1013 см"!) является неконтролируемое изменение концентрации глубоких уровней, что проявляется в характере частотной зависимости емкости структур. Наилучшими параметрами обладают структуры с минимальным значением низкочастотной емкости.

3. Впервые получены температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости электрически активных атомов хрома в эпитаксиальных слоях я-ОаАв при диффузии в потоке Н2 в интервале температур 750-880 °С.

4. Установлено, что изменение режимов диффузии (температура, время) атомов хрома позволяет получать детекторные структуры различных типов. При этом в эпитаксиальном слое структур может формироваться либо «"-область с пониженной относительно исходной концентрацией электронов, либо высокоомная область тг-типа с удельным сопротивлением р = 1 • 107-5 -108 Ом-см.

Рис. 8 - Расчетные амплитудные спектры от 7-квантов с энергией £, = 59,5 кэВ для структур различных типов: / - р'-п-п-п*, 2 - р*-к-п -п, 3 - р -к-п

5. Впервые проведено исследование распределения напряженности электрического поля в детекторных структурах на основе эпитаксиальных слоев GaAs, компенсированных атомами хрома при различных режимах диффузии. Установлено, что в р' -п-п-п ~-стру ктурах поле спадает монотонно в и'-области ^-«"-перехода. При формировании высокоом-ной я-области в р -n-ri-rf - структурах электрическое поле имеет конфигурацию с двумя пиками напряженности: в области р -тс- перехода и в области я-и~-перехода.

6. Изучено влияние толщины я-области на амплитудные спектры детекторных структур на их основе. Установлено, что при увеличении толщины тс-области эффективность собирания заряда от у-квантов с Еу = 59,5 кэВ уменьшается. При толщине гс-области равной толщине эпитаксиального слоя отсутствует собирание неравновесных дырок в результате захвата их на глубокие уровни хрома.

7. Установлено, что технология введения атомов хрома в эпитаксиальные слои и-GaAs методом диффузии позволяет получать детекторные структуры, способные работать в фотовольтаическом режиме и с более высокой однородностью электрофизических характеристик, чем при использовании нелегироваиных эпитаксиальных слоев «-GaAs, получаемых методами ГФЭ и ЖФЭ.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Айзенштат, Г. И. Детекторы рентгеновского излучения на эпитакси-альном арсениде галлия / Г. И. Айзенштат, М. Д. Вилисова, Е. П. Дру-гова, М. А. Лелеков, Д. Ю. Мокеев, И. В. Пономарев, Л. П. Порохов-ниченко, О. П. Толбанов, В. А. Чубирко // Журнал технической физики - 2006. - Т.76. №8. - С. 46-49.

2. Вилисова, М. Д. Диффузия хрома в эпитаксиальный арсенид галлия / М. Д. Вилисова, Е. П. Другова, И. В. Пономарев, В. А. Чубирко // Физика и техника полупроводников - 2008. - Т.42, №2. - С. 239-242.

3. Гермогенов, В. П. Расчет профилей напряженности электрического поля в эпитаксиалыю-диффузионных структурах на основе GaAs:Cr /

B. П. Гермогенов, И. В. Пономарев // Изв. вузов. Физика. - 2008. -№9.-С. 102-106.

4. Вилисова, М. Д Электрические характеристики детекторных структур на основе эпитаксиального арсенида галлия / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, И. В. Пономарев // Изв. вузов. Физика. - 2008. - №9/3. -

C. 21-22.

5. Вилисова, М. Д. Детекторы альфа-частиц на основе эпитаксиального GaAs, выращенного из газовой фазы / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, И. В. Пономарев, О. П. Толбанов // Изв. вузов. Физика. - 2010. -№9/2. - С. 335-336.

6. Вилисова, М. Д. Исследование распределения электрического поля в детекторных структурах на GaAs методом Кельвин-зонд-микроскопии / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогепов, О. Ж. Казтаев, В. А. Новиков, И. В. Пономарев, А. Н. Титков // Письма в журнал технической физики - 2010 - Т.Зб, №. 9. - С. 95-101.

7. Vilisova, М. D. Detector structures based on epitaxial gallium arsenide compensated by chromium / M. D. Vilisova, 0. P. Tolbanov, D. Y. Mokeev, E. P. Drugova, V. A. Chubirko, L. P. Porokhovnichenko, I. V. Ponomarev // IEEE International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2005). -Tomsk, 2005. - P.107-110.

8. Вилисова, M. Д. Фотовольтаические детекторы ионизирующих излучений на основе эпитаксиального GaAs, компенсированного хромом / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, Е. П. Другова, Д. Ю. Мокеев, И. В. Пономарев, J1. П. Пороховниченко, О. П. Толбанов, В. А. Чубир-ко // Девятая конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III—V»: Материалы международной конференции. -Томск: Томский госуниверситет, 2006. - С. 485^488.

9. Пономарев, И. В. Параметры детекторов из эпитаксиального GaAs, компенсированного хромом // Физика твердого тела: Сборник материалов X Российской научной студенческой конференции. - Томск: Изд-во Том.ун-та, 2006. - С. 239-242.

10. Kalygina, V. М. Current-voltage characteristics of detector structures based on epitaxial gallium arsenide / V. M. Kalygina, I. V. Ponomarev, E. S. Slunko // IEEE International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2007). Tomsk, 2007. Proceedings. - Tomsk: The Tomsk IEEE Chapter & Student Branch, 2007. - P. 207-210.

11. Kaztaev, O. G. Measurements of electric potential in GaAs detectors using Kelvin probe force microscopy / O. G. Kaztaev, V. A. Novikov, I. V. Ponomarev // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2009). Proceedings. - Tomsk: The Tomsk IEEE Chapter & Student Branch. Russia, Tomsk,March 27-28,2009. - P.166-169.

12. Вилисова, M. Д. Исследование распределения электрического поля в детекторных структурах па GaAs с помощью СЗМ / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, О. Ж. Казтаев, В. А. Новиков, И.В. Пономарев // Тезисы докладов IX Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 2009» Новосибирск-Томск, 28 сентября - 3 октября 2009 г. - Новосибирск, 2009. - С. 329.

13. Vilisova, М. D. Detector of y-quantum based on Epitaxial GaAs:S,Cr layers / M. D. Vilisova, V. P. Gcrmogenov, I. V. Ponomarev, A. V. Tyazhev // 2011 Interactional Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings. Russia, Krasnoyarsk, September 15-16, 2011. -Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2011. - P. 249-251.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Асаиов, О. М. Установка измерения профиля концентрации носителей в полупроводниках / О. М. Асанов, А. В. Градобоев, Н. Д. Гранкина и др. //Электронная промышленность. - 1981.-Т. 3. - С. 41-42.

2. Миронов, В. JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В. Л. Миронов - М.: Техносфера, 2004. - 144 с.

3. Katzer, KI.-D. Voltage drop in an (AlxGai_x)o.5Ino.5„P light-emitting diode probed by Kelvin probe force microscopy / KI.-D. Katzer, W. Mertin, G. Bacher. // Appl.Phys.Lett. 2006. - Vol. 89. - P. 103522-103522-3.

4. Robin, F. Investigation of the cleaved surface of a p-i-n laser using Kelvin probe force microscopy and two-dimensional physical simulations / F. Robin, H. Jacobs, O. Homan et al. // Appl.Phys.Lett. - 2000. - Vol. 76, № 20. -P. 2907-2909.

Подписано в печать: 28.10.2011 г. Бумага: офсетная

Тираж: 100 экз. Печать: трафаретная

Формат: 60x84/16 Усл. печ. л.: 1,16 Заказ: 609/Н

Издательство

Томского государственного педагогического университета

г. Томск, ул. Герцена, 49. Тел.: (382-2) 52-12-93 e-mail: tipografía tspu. edu. ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.

ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ.

1.1 Принцип действия полупроводникового детектора.

1.2 Перспективность использования ОаАв для изготовления детекторов.

1.3 Детекторы на основе объемного ваАв.

1.4 Детекторы на основе эпитаксиальных слоев ваАз.

1.4.1 Детекторы на основе слоев ваАз, выращенных методом жидкофазовой эпитаксии.

1.4.1.1 Детекторы на основе нелегированных ЖФЭ-слоев ваАз.

1.4.1.2 Детекторы на основе компенсированных ЖФЭ-слоев ваАз.

1.4.2 Детекторы на основе слоев ваАз, выращенных методом газофазовой эпитаксии

1.4.2.1 Детекторы на основе нелегированных ГФЭ-слоев ваАз.

1.4.2.2 Детекторы на основе ГФЭ-слоев ваАз, компенсированных глубокими центрами.

1.5 Выводы к обзору и постановка задачи.

ГЛАВА 2.

МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ.

2.1. Исследуемые структуры.

2.2 Методики вольт-фарадных характеристик.

2.2.1 Определение типа проводимости и концентрации носителей заряда с использованием контакта ртуть-полупроводник.

2.2.2 Определение профилей концентрации электронов с использованием контакта электролит-полупроводник.

2.2.3 Измерение вольт-фарадных характеристик структур.

2.3 Методики вольт-амперных характеристик.

2.3.1 Однозондовый метод измерения сопротивления растекания контакта металл-полупроводник

2.3.2 Измерение вольт-амперных характеристик.

2.4 Определение параметров диффузии атомов хрома.

2.5 Исследование напряженности электрического поля.

2.6 Расчет профилей напряженности электрического поля.

2.7 Измерение амплитудных спектров.

ГЛАВА 3.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ДЕТЕКТОРНЫЕ СВОЙСТВА СТРУКТУР НА ОСНОВЕ НЕЛЕГИРОВАННЫХ И СЛАБО ЛЕГИРОВАННЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ваАз.

3.1 Зависимость емкости от частоты. Вольт-фарадные характеристики структур.

3.2 Вольтамперные характеристики структур. Механизм переноса носителей заряда

3.3. Собирание заряда в детекторных структурах. Амплитудные спектры.

3.4. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4.

ДИФФУЗИЯ ХРОМА В ЭПИТ АКСИАЛЬНЫЕ СЛОИ ОаАэ.

4.1. Профили концентрации носителей и удельное сопротивление в эпитаксиальнодиффузионных структурах.

4.2 Исследование параметров диффузии атомов хрома в эпитаксиальные слои ваАз

4.3. Влияние режима диффузии хрома на распределение носителей заряда в детекторных структурах.

4.4. Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5.

ДЕТЕКТОРНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ГФЭ-СЛОЕВ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ,

КОМПЕНСИРОВАННЫХ ХРОМОМ.

5.1 Вольт-фарадные характеристики структур.

5.2. Вольт-амперные характеристики структур.

5.3. Распределение напряженности электрического поля.

5.4. Амплитудные спектры. Собирание заряда в структурах.

Выводы к главе 5.

Актуальность темы: Полупроводниковые детекторы являются твердотельными приборами для регистрации высокоэнергетических частиц и квантов ионизирующих излучений. В основе работы таких детекторов лежит преобразование энергии падающего на детектор излучения в электрический сигнал в его внешней цепи. Область использования детекторов распространяется очень широко: от применения в качестве чувствительных элементов приборов для рентгенфлюорисцентного анализа до медицинских цифровых рентгеновских аппаратов.

Традиционными материалами для полупроводниковых детекторов являются 81, ве, СсПе. В качестве альтернативного материала можно выделить ваАз, чему способствует большие коэффициенты поглощения у-квантов и рентгеновского излучения, высокая подвижность носителей заряда и возможность работы при комнатной температуре. Исследования по использованию ваАз для создания детекторов заряженных частиц и квантов ионизирующих излучений были начаты более 40 лет назад. Технологии выращивания монокристаллов и эпитаксиальных слоев являются базовыми для изготовления детекторов на основе ваАз. Эпитаксиальный ваАз обладает более высокой степенью стехиометрии состава по сравнению с монокристаллическим материалом, т.е. на несколько порядков меньшей концентрацией собственных дефектов, в том числе антиструктурного дефекта -центра ЕЬ2. В результате, время жизни электронов в эпитаксиальном ОаАз значительно выше, чем в монокристаллах ОаАз. Поэтому для создания детекторов с высокими энергетическим разрешением и эффективностью собирания заряда эпитаксиальные слои являются более предпочтительными.

В настоящее время для получения эпитаксиальных слоев ОаАз наиболее широко используется газофазовая эпитаксия. Детекторные структуры на их основе содержат барьер Шоттки либо ^-«-переход, область пространственного заряда которых является активной областью детектора. Для эффективной работы детекторов необходимо, чтобы активная область занимала как можно большую толщину эпитаксиального слоя. Одним из путей увеличения толщины активной области является использование нелегированных («чистых») эпитаксиальных слоев п-ваАэ с концентрацией электронов я=1-10п-К-10ь см"3. Детекторы на основе «чистых» слоев обладают высокими спектрометрическими свойствами и эффективностью собирания заряда. Кроме того, на основе этих таких слоев возможна реализация фотовольтаического режима работы детекторов, что позволяет минимизировать темновые токи. Однако, современный уровень технологии газофазовой эпитаксии не позволяет устойчиво и воспроизводимо получать слои п-ваАз с концентрацией

13 3 электронов п< 1-10 см" .

Поэтому актуальным является поиск альтернативных способов понижения концентрации носителей заряда в эпитаксиальных слоях. Этого можно достичь, например, за счет введения радиационных дефектов. Другим способом может быть компенсация остаточных донорных примесей в слоях гс-ваАз атомами глубокой акцепторной примеси, например, хрома. Этот метод достаточно изучен и широко используется для разработки детекторов на основе объемного арсенида галлия. Однако, для эпитаксиального материала подобные исследования отсутствуют. К моменту начала данной работы в этом направлении были проведены лишь пробные эксперименты без детального анализа процесса диффузии хрома и оптимизации технологических режимов.

Поэтому целью данной диссертационной работы является разработка физических основ создания структур для детекторов ионизирующих излучений с воспроизводимыми параметрами на основе слоев ваАз, выращенных методом газофазовой эпитаксии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследование электрофизических свойств нелегированных эпитаксиальных слоев ваАз и детекторных структур на их основе.

2. Изучение закономерностей диффузионного легирования эпитаксиальных слоев примесью хрома.

3. Исследование характеристик слоев и детекторных структур, компенсированных хромом, в зависимости от исходной концентрации электронов и режима диффузии хрома.

4. Установление корреляции параметров детекторов со свойствами эпитаксиальных слоев.

Объектами исследования являлись: р+-п-п+-, р+-к-у-п+- и р+-п-п+- структуры на основе эпитаксиальных слоев арсенида галлия. Структуры р+-п-п+-типа были выращены методом газофазовой эпитаксии (ГФЭ) в системе Оа-АзС1з-Н2 на сильнолегированной «+-подложке («+=1-1018 см"3) и состояли из рабочего нелегированного «-слоя (п < 1-Ю14 см"3) и верхнего р+-слоя, легированного цинком 2-Ю18 см"3). Толщина верхнего р+-слоя составляла 0,8-4 мкм, а «-слоя - 50-60 мкм. Структуры на основе высокоомных л-слоев были получены путем диффузии Сг

15 3 в «-слои с концентрацией «=(Н6)-10 см" . Диффузия проводилась из слоя хрома, напыленного либо на «-слой, либо непосредственно на р+-слой. Режимы диффузии (температура и время) изменялись в широких пределах.

Изготовление структур и проведение диффузии хрома осуществлялось в ОАО «НИИПП» (г. Томск).

Научная новизна исследования:

1. Установлена корреляция электрофизических параметров эпитаксиальных слоев с различным уровнем легирования со свойствами детекторных структур ионизирующих излучений на их основе.

2. Впервые определены температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости хрома в эпитаксиальных слоях «-СаАв^ в диапазоне температур Гд = 750-880°С.

3. Впервые с помощью атомно-силовой микроскопии проведено исследование распределения напряженности электрического поля в детекторных структурах, полученных при различных режимах диффузии атомов хрома в эпитаксиальные слои «-ОаА8:8.

4. Установлено влияние высокоомной я-области на профиль электрического поля и механизм собирания неравновесного заряда из ионизационного трека, сформированного у-квантом.

Практическая значимость работы: 1. Показано, что измерение частотной зависимости емкости р+-п~гГ-детекторов на основе нелегированных эпитаксиальных слоев п-ОаАь является эффективным способом для отбора эпитаксиальных структур с высокими спектрометрическими свойствами.

2. Установленные закономерности диффузии хрома в эпитаксиальные ГФЭ-слои п-ОаАБ позволяют воспроизводимо создавать детекторы с однородным распределением электрофизических параметров и эффективности собирания заряда по площади структуры.

3. Применение эпитаксиальных слоев ваАБ, компенсированных атомами хрома при оптимальных режимах диффузии, позволяет создавать фотовольтаические детекторы с высокой эффективностью собирания неравновесного заряда, созданного при поглощении у-квантов с энергиями от 14 до 59,5 кэВ.

Практическая значимость работы подтверждается выполнением следующих научно-исследовательских программ, в рамках которых проводилась диссертационная работа: ФЦП «Кадры», ГК №02.740.11.0164 (2009 - 2011 г.), РФФИ 07-02-00314-а (2007-2009 Г.), № 09-02-90724-мобст. (2009 г.), программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», проводимая Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям и Федерального агентства по образованию (2007, 2008 гг.).

Положения выносимые на защиту:

1. Существует корреляция между параметрами детекторов на основе нелегированных эпитаксиальных слоев и характером частотной зависимости емкости, обусловленной присутствием глубоких уровней. В качестве критерия пригодности эпитаксиальных структур для изготовления спектрометрических детекторов можно использовать величину их низкочастотной емкости.

2. Профили электрически активных атомов хрома при диффузии в эпитаксиальные слои п-ваАз в интервале температур Тя = 750^-880 °С описываются егГс-функцией. При этом температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости атомов хрома характеризуются выражениями: £>Сг = ехр е.4 кТ

Сг г\Сг ехр

V л--* у /О Л

5Сг=//0Сгехр , где £)0Сг = 1,9-109см2/с,б, = (4Д±0,2)эВ, = 2,3-1024 см"3, <2г кТ

V п-1 у

- (1,9±0,4) эВ.

3. Эпитаксиально-диффузионная технология позволяет управлять профилем напряженности электрического поля в детекторных структурах на основе слоев

GaAs:Cr. Формирование дополнительного пика напряженности в активной области р+-к-гГ-п-структур оказывает существенное влияние на эффективность собирания заряда от у-квантов с энергией 59,5 кэВ.

Достоверность полученных результатов достигается использованием классических или уже опробованных в мировой научной практике экспериментальных методов и теоретических моделей, воспроизводимостью экспериментальных данных, удовлетворительным согласием результатов эксперимента с теоретическими расчетами.

Апробация результатов

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 10-ой Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (г. Томск 2006), на международных конференциях «SIBCON» (IEEE International Siberian conference on control and communication, Tomsk, 2005, 2007, 2009, Krasnoyarsk, 2011), на 9-ой Международной конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (г. Томск, 2006), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» (г. Томск, 2008, 2010), на 9-ой Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники'09» (г. Новосибирск-Томск, 2009).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из которых 4 - в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем диссертации Текст диссертации состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы; содержит 77 рисунков, 3 таблицы, библиографический список из 112 наименований - всего 130 страниц.

Выводы к главе 5

Исследования электрических характеристик, распределения напряженности электрического поля и амплитудных спектров детекторных структур на основе эпитаксиальных слоев GaAs, компенсированных хромом, позволяют сделать следующие выводы:

1. Изменение параметров диффузии хрома позволяет увеличивать толщину активной области детекторных структур до толщины исходного эпитаксиального слоя. В результате происходит уменьшение емкости детекторных структур и ослабление ее зависимости от обратного напряжения.

2. Механизмы протекания прямого и обратного токов не зависят от режима диффузии хрома. Прямая ветвь ВАХ может быть обусловлена протеканием в структуре рекомбинационного и инжекционных токов. В обратной ветви при рабочих напряжениях U0бр=5+250 В ток обусловлен термополевой ионизацией глубоких уровней, вероятно хрома.

3. Введение атомов хрома при различных режимах (тепература, время) позволяет управлять распределением напряженности электрического поля по толщине активной области структур. Так в р+-п~-п6-п+- структурах поле спадает монотонно по толщине ОПЗ //-«"-перехода. При формировании высокоомной л-области в р+-ж-п~-п-п+-структурах электрического поле имеет конфигурацию с двумя пиками напряженности. Первый пик Е\ располагается в области р+-п- перехода, а второй пик Е2 в области л-«--перехода. В /?+-л-«+-структурах пик Е2 располагается в области л-«+-перехода.

4. Наибольшими эффективностями собирания заряда от a-частиц г|а и у-квантов т)у обладают детекторные р^-п-щ-п - структуры, в которых высокоомная область не формируется. Формирование высокоомной л-области и увеличение ее толщины приводит к потери части неравновесного заряда и уменьшению величин г|а и г|г Причиной этого является неоднородное распределение напряженности электрического поля и малое время жизни неравновесных дырок.

5. Технология введения атомов хрома в эпитаксиальные слои «-GaAs:S методом диффузии позволяет получать детекторные структуры с более высокой однородностью электрофизических параметров по пластине, чем при выращивании нелегированных эпитаксиальных слоев «-GaAs.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показано, что снижение концентрации электронов в детекторных структурах на основе нелегированных эпитаксиальных слоев п-ОаАБ приводит к существенному улучшению их спектрометрических свойств и повышению эффективности собирания заряда. Однако, при этом ухудшаются однородность и воспроизводимость параметров детекторных структур.

2. Установлено, что причиной низкой воспроизводимости параметров детекторных структур на основе нелегированных эпитаксиальных слоев «-ваАз ( п < 1013 см"3) является неконтролируемое изменение концентрации глубоких уровней, что проявляется в характере частотной зависимости емкости структур. Наилучшими параметрами обладают структуры с минимальным значением низкочастотной емкости.

3. Впервые получены температурные зависимости коэффициента диффузии и растворимости электрически активных атомов хрома в эпитаксиальных слоях и-ваАь при диффузии в потоке Н2 в интервале температур 75СН-880 °С.

4. Установлено, что изменение режимов диффузии (температура, время) атомов хрома позволяет получать детекторные структуры различных типов. При этом в эпитаксиальном слое структур может формироваться либо «"-область с пониженной относительно исходной концентрацией электронов, либо высокоомная область л-типа с удельным сопротивлением р = 1-107-^5-108 Ом-см.

5. Впервые проведено исследование распределения напряженности электрического поля в детекторных структурах на основе эпитаксиальных слоев ваАз, компенсированных атомами хрома при различных режимах диффузии. Установлено, что в р+~п~-п-п+-структурах поле спадает монотонно в «"-области р+-п~ -перехода. При формировании высокоомной л-области в -структурах электрическое поле имеет конфигурацию с двумя пиками напряженности: в области р+-к- перехода и в области я-я~-перехода.

6. Изучено влияние толщины л-области на амплитудные спектры детекторных структур на их основе. Установлено, что при увеличении толщины л-области эффективность собирания заряда от у-квантов с Еу = 59,5 кэВ уменьшается. При толщине л-области равной толщине эпитаксиального слоя отсутствует собирание неравновесных дырок в результате захвата их на глубокие уровни хрома.

7. Установлено, что технология введения атомов хрома в эпитаксиальные слои п-ОаАэ методом диффузии позволяет получать детекторные структуры, способные работать в фотовольтаическом режиме и с более высокой однородностью электрофизических характеристик, чем при использовании нелегированных эпитаксиальных слоев я-ОаАБ, получаемых методами ГФЭ и ЖФЭ.

1. Акимов, Ю. К. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике / Ю.К. Акимов, О.В. Игнатьев, А.И. Калинин, Ф.В. Кушнирук М.: Энергоатомиздат., 1989.-344 с.

2. Trammell, R. The effects of carrier trapping in semiconductor gamma-ray spectrometers / R. Trammell, F.J. Walter // Nucl. Instr. and Meth. 1969.-vA76.-p.317-321.

3. Дирнли Дж., Нортроп Д. Полупроводниковые счетчики ядерных излучений. / под ред. B.C. Вавилова, М.: Мир, 1966.-360с.

4. Schwarz, С. X-ray imaging Using a Hybrid Photon Counting GaAs Pixel detector / C. Schwarz, M. Campbell, R. Goeppert, et al. // Physics В (Proc. Suppl.). 1999. - vol. 78. -P. 491-496.

5. Owens, A. Compound semiconductor detectors / A. Owens, A. Peacock // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Research. 2004. - A 531. - P. 18 - 37.

6. McGregor, D.S. Room-temperature compound semiconductor radiation detectors / D.S. McGregor, H. Hermon // Nucl. Instr. and Meth.-1997. A 395. - P.101 - 124.

7. Kordyasz, A.J. Response of semi-insulating 100 цт thick GaAs detector for a-particles, y-rays and X-rays / A.J. Kordyasz, S.G. Strzelecka, J. Kownacki et al. // Nucl. Instrum. and Meth.-2005.-A 545.-P. 716-720.

8. Dubecky, F. Performance of semi-insulating GaAs-based radiation detectors: Role of key physical parameters of base materials / F. Dubecky, C. Ferrari, D. Korytar et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2007. - A 576. - P. 27-31.

9. Russoa, P. Response of semi-insulating GaAs detectors to low energy protons / P. Russoa, L. Campajola, C. Carpentieri et al.// Nucl. Instrum. and Meth. 2001. - A 466. - P. 155-161.

10. Вербицкая, E. M. Характеристики детекторов ядерного излучения на основе полуизолирующего арсенида галлия. / Е. М. Вербицкая, В.К. Еремин, A.M. Иванов, Н.Б. Строкан и др. // ФТП. 2004. - Т.38, вып. 4. - С, 490 - 497.

11. Ayzenshtat, G.I. GaAs resistor structures for X-ray imaging detectors / G.I. Ayzenshtat, D.L. Budnitsky, O.B. Koretskaya et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2002. - A 487. - P. 96 - 101.

12. Ayzenshtat, G.I. GaAs as a material for particle detectors / A.I. Ayzenshtat, D.L.

13. Budnitsky, O.B. Koretskaya et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2002. - A 494. - P. 120127.

14. Tyazhev, A.V. GaAs radiation imaging detectors with an active layer thickness up to 1mm / A.V. Tyazhev, D.L. Budnitsky, O.B. Koretskay et al. // Nucl. Instrum. and Meth. -2003.-A 509.-P. 34-39.

15. Ayzenshtat, G.I. GaAs detector material made from 3-inch wafers /G.I. Ayzenshtat, D.L. Budnitsky, O.B. Koretskaya et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2004. - A 531. - P. 121-124.

16. Ayzenshtat, G.I. GaAs detectors for medical imaging / G.I. Ayzenshtat, E.A. Babichev, S.E. Baru et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2003. - A 509. - P. 268-273.

17. Власенко, JI.С. Поверхностное геттерирование фоновых примесей и дефектов в пластинах GaAs / Л.С. Власенко, А.Т. Гореленок, А.Т. Емцев и др. // ФТП. 2001. - Т. 35, №2.-С. 184- 187.

18. Гореленок, А.Т. P-i-n- структуры на основе высокоомного геттерированного арсенида галлия для детекторов а частиц / А.Т. Гореленок, А.А. Томасов, Н.М. Шмидт // ПЖТФ. - 2006. - Т. 32, № 22. - С. 64 - 69.

19. Eberhardt, J.E. High-resolution nuclear radiation detectors from Epitaxial n-GaAs / J.E. Eberhardt, R.D. Ryan, A.J. Tavendale // Appl. Phys. Lett. 1970 - V. 17, № 7 - P. 427 -429

20. Kobayashi, T. Performance of GaAs surface-barrier detectors made from high-purity gallium arsenide / T. Kobayashi, T. Sugita, S. Takayanagi // IEEE Transaction on nuclear science. 1972. - Vol. NS-19, № 3. - P.324-333.

21. Gibbons, P.E. High purity n-type gallium arsenide for nuclear particle detection // IEEE Transaction on nuclear science. 1972. - Vol. NS-19, № 3. - P.353-355.

22. Rente, C. Fast X-ray detector systems based on GaAs diodes grown by LPE / C. Rente, J. Lauter, R. Engeles et al. // IEEE Transaction on nuclear science. 1997. - Vol. 44, № 3. -P.939-942.

23. Budnitsky, D.L. Epitaxial structures based on compensated GaAs for y and X - ray detectors / D.L. Budnitsky, V.P. Germogenov, S.M. Guschin et al. // Nucl. Instrum. and Meth. - 2001. - A 466. - P. 33-38.

24. Ayzenshtat, G.I. X-ray and y-ray detectors based on GaAs epitaxial structures / G.I. Ayzenshtat, V.P. Germogenov, S.M Guschin et al. // Nucl. Instrum. and Meth. 2004. - A531.-P. 97-102.

25. Байко, И.Ю. Детекторные структуры на основе арсенида галлия, выращенного методом жидкофазной эпитаксии/ И.Ю. Байко, А.П. Воробьев, В.П. Гермогенов и др. // Электронная промышленность 2002. -№2/3. С. 46-53.

26. Залетин, В.М. Монокристаллические пленки GaAs для спектрометрических детекторов рентгеновского и мягкого гамма-излучений / В.М. Залетин, И. И. Протасов, О.А. Матвеев и др. // Атомная энергия, Атомная энергия. 1975 - Т.39, В.1 - с. 68-69.

27. Залетин, В.М. Поверхностно-барьерный детектор на основе эпитаксиального арсенида галлия / В.М. Залетин, И.И. Протасов, С.П. Голенецкий и др. // Атомная энергия, Атомная энергия. 1978 - Т.44, В.4 - с. 360-363.

28. Голенецкий, С.П. О возможности использования полупроводниковых детекторов на основе эпитаксиального арсенида галлия в рентгенрадиометрическом анализе / С.П. Голенецкий, В.М. Залетин, И.И. Протасов, А.Т. Дударев // ПТЭ. 1980 - №3 - С. 63-67.

29. Ботнарюк, В. М. Особенности эпитаксиальных слоев GaAs как детекторов а-частиц / В.М. Ботнарюк, Ю.В. Жиляев, А. М. Иванов и др. // Письма в ЖТФ. 1998. -Т.24,№7.-С. 8- 14.

30. Bertuccio, G. Noise analysis of gallium arsenide pixel X-ray detectors coupled to ultra-low noise electronics // G Bertuccio, R. Casiraghi, D. Maiocchi et al. // IEEE Transaction on nuclear science. 2003. - Vol. 50, № 3. - P.723-728.

31. Adams, R.L. Growth of high purity GaAs using low pressure vapour phase epitaxy // Nucl. Instr. and Meth. 1997. - A 395. - P. 125-128.

32. Adams, R. Preliminary results for ГР VPE X-ray detectors / R. Adams, R. Bates, C. Da Via et al.// Nucl. Instr. and Meth. 1997. - A 395. - P. 129-131.

33. Bates, R.L. Characterization of low-pressure VPE GaAs diodes before and after 24 GeV/c proton irradiation / R.L. Bates, C. Da Via, V. O'Shea et al. // Nucl. Instr. and Meth. -1998. A 410. - P.46-53.

34. Rogalla, M. The impact of deep acceptors on the performance of VPE-GaAs X-ray detectors / M. Rogalla, Y. Lien, J. Ludwig et al. // Nucl. Instr. and Meth. 1998. - A 410. -P. 92-95.

35. Bates, R.L. Development of low low-pressure vapour-phase epitaxial GaAs for medicalimaging / R.L. Bates, S. Manolopoulos, K.M. Smith et al. // Nucl. Instr. and Meth. 1999. -A434.-P. 1-13.

36. Bates, R. Charge collection efficiency of GaAs detectors studied with low-energy heavy charged particles / R.L. Bates, Z. Dolezal, V. СГShea et al. // Nucl. Instr. and Meth. 1999. -A 434.-P. 34-37.

37. Айзенштат, Г.И. Арсенид галлия, выращенный методом газофазной эпитаксии, и детекторы на его основе/ Г.И. Айзенштат, М.Д. Вилисова, А.П. Воробьев, и др. // Электронная промышленность 2002. -№2/3- С. 40-45.

38. Chmill, V. Investigation of epitaxial GaAs charge particle detectors / V. Chmill, A. Chuntonov, A. Kholodenko et al. // Nucl. Instr. and Meth. -1999. A 438. - P. 362-367.

39. Ayzenshtat, G.I. GaAs structures for X-ray imaging detectors /G.I. Ayzenshtat, N.N. Bakin, D.L. Budnicky et al. // Nucl. Instr. and Meth. -2001. A 466. - P.25-32.

40. Ахмадуллин, P.A. Фотовольтаические детекторы рентгеновского излучения на основе эпитаксиальных структур GaAs / P.A. Ахмадуллин, В.Ф. Дворянкин, Г.Г. Дворянкина и др. // Письма в ЖТФ. 2002. - Т 28, № 1. - С. 34-37.

41. Дворянкин, В. Ф. Исследование свойств фотовольтаических детекторов рентгеновского излучения на основе эпитаксиальных структур GaAs / В. Ф. Дворянкин, Ю. М. Дикаев, А. А. Кудряшов. // ЖТФ. 2004. - Т. 74, № 6. - С. 126 -128.

42. Achmadulin, R. A. Photovoltaic X-ray detectors based on epitaxial GaAs structures / R.

43. A. Achmadulin, V.V. Artemov, V.F. Dvoriankin et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2005. -A 554. - P. 314-319.

44. Achmadulin, R. A. X-ray imaging bilinear staggered GaAs detectors / R. A. Achmadulin, V.F. Dvoriankin, G. G. Dvoryankina et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2004. -A 531.-P. 89-91.

45. Беспалов, В.А. Электрофизические свойства GaAs слоев и особенности характеристик детекторов частиц высоких энергий на их основе / В. А. Беспалов, А.

46. B. Воронцов, А. А. Горбацевич и др. // ЖТФ. 2004. - Т.74, №3. - С. 28-36.

47. Dubecky, F. On spectrometric performance of GaA.s -based radiation detectors / F. Dubecky, B. Zalko, J. Darmo et al. // ASDAM 2000. 2000. - P. 475-478.

48. Bourgoin, J.C. A new GaAs material for X-ray imaging / J.C. Bourgoin // Nucl. Instr. and Meth. 2001. - A460. - P. 159-164.

49. Sun, G.C. A method for adjusting the performances of epitaxial GaAs X-ray detectors/ G.C. Sun, J.C. Bourgoin // Nucl. Instr. and Meth. 2002. - A487. - P.50-53.

50. Sellin, P.J. Performances of epitaxial GaAs radiation detectors grown by vapour-based chemical reaction / P.J. Sellin, H. El-Abbassi, S. Rath et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2003. -A 512.-P. 433-439.

51. Вилисова, М.Д. Детекторы на основе VPE-GaAs, компенсированного хромом/ М.Д. Вилисова, Е.П. Другова, И.Ю. Полтавец и др. // Электронная промышленность 2002,- №2/3. -С.53-55.

52. Гаман, В.И. Физика полупроводниковых приборов. Изд-во HTJI, 2000. -с. 68.

53. Батавин, В.В. Контроль параметров полупроводниковых материалов и эпитаксиальных слоев М., «Сов. Радио», 1976. - 104 с.

54. Асанов, О.М. Установка измерения профиля концентрации носителей в полупроводниках / О.М. Асанов, А.В. Градобоев, Н.Д. Гранкина и др.// Электронная промышленность 1981. - Т.З. - С. 41 - 42.

55. Mazur, R.G. A spreading resistance technique for resistivity measurements on Silicon / R.G. Mazur, D.N. Dickey // J. Electrochem. Soc. 1966. - V.l 13, №3. - P.255-259.

56. Берман, JI.С. Емкостные методы исследования полупроводников. Л.: Наука, 1972.- 104 с.

57. Павлов, Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов / Л.П. Павлов М.: Высш.шк., 1987. - 239 с.

58. Поляков, Н.Н. К выводу формулы сопротивления растекания для плоского контакта круглой формы / Н.Н Поляков, В.Л. Коньков // Изв. вузов. Физика. 1970. -№9.-С.Ю0- 105.

59. Атомная диффузия в полупроводниках / под ред. Д. Шоу ; пер. с англ. под ред. Г. Ф. Воронина, В. П. Зломанова. М.: Мир, 1975. - 684 с.

60. Миронов, В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В.Л. Миронов М.: Техносфера, 2004. - 144 с.

61. Katzer, KI.-D. Voltage drop in an (AlxGa1.x)0.5lno.5HP light-emitting diode probed by Kelvin probe force microscopy /KI.-D. Katzer, W. Mertin, G. Bacher. // Appl.Phys.Lett. 2006. Vol. 89. - P. 103522-103522-3.

62. Robin, F. Investigation of the cleaved surface of a/7- / -n laser using Kelvin probe force microscopy and two-dimensional physical simulations / F. Robin, H. Jacobs, O. Homan et al. // Appl.Phys.Lett. 2000. - Vol. 76, № 20. - P. 2907-2909.

63. Айзенштат, Г.И. Детекторы рентгеновского излучения на эпитаксиальном арсениде галлия / Г.И. Айзенштат, М.Д. Вилисова, Е. П. Другова и др. // ЖТФ. 2006. - Т.76. №8. - С.46-49.

64. Вилисова, М. Д. Электрические характеристики детекторных структур на основе эпитаксиального арсенида галлия / М.Д. Вилисова, В.П. Гермогенов, И.В. Пономарев. // Изв. вузов. Физика. 2008. - №9/3. - С.21-22

65. Вилисова, М. Д. Детекторы альфа-частиц на основе эпитаксиального GaAs, выращенного из газовой фазы /М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, И.В. Пономарев, О. П. Толбанов // Изв. Вузов. Физика. 2010. -№9/2. - С.335-336.

66. Ozeki, М. The self compensation effect in VPE GaAs due to shallow and deep levels / M. Ozeki, I. Komeno, A. Shibatomi, S. Ohkawa/ Ins. Phys. Conf. 1979. - Ser.5. - P. 220228.

67. Лаврентьева, Л. Г. Образование центров с глубокими уровнями при газофазовой эпитаксии арсенида галлия / Л. Г. Лаврентьева, М. Д. Вилисова // Известия вузов, Физика. 1986. - №5. - С. 3 - 13.

68. Блекмор, Дж. Статистика электронов в полупроводниках / Дж. Блекмор. М.: Мир., 1964. - 394 с.

69. Адирович, Э. И. Токи двойной инжекции в полупроводниках. / Э. И. Адирович, П. М. Карагеоргий-Алкалаев, А. Ю. Лейдерман М.: Сов.радио, 1978. - 320 с.

70. Logan, R. A. Avalanche breakdown in gallium arsenide p-n junction / R. A. Logan, A. G. Chynoweth, B. G. Cohen. // Phys. rev. 1962. - Vol. 128, № 6. - P. 2518-2523.

71. Goetzberger, A. Voltage dependence of microplasma density in p-n junctions in silicon / A. Goetzberger, C. Stephens // J. Appl. Phys. 1961. - Vol. 32, № 12. - P. 2646-2650

72. Милне, А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках / А. Милне. М.: Мир., 1977-568 с.

73. Rogalla, М. Carrier lifetime under low and high electric field conditions in semi-insulating GaAs / M. Rogalla, R. Geppert, R. Goppert et al. // Nucl. Instr. and Meth. 1998. -A 410.-P. 74-78.

74. Кеноев В. В., Соснин Ф. Р., Аертс В. Рентгенотехника. Справочник. -Машиностроение Т.1 - 1992. - с.480.

75. Емельянов, А. В. Диффузия хрома в арсениде галлия / А. В. Емельянов, Д. А. Нишанов, А. Н. Шокин // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. 1972.1. Вып. 6.-С. 79-80.

76. Исследование свойств арсенида галлия при диффузии хрома / В. М. Гонтарь и др. // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. 1973. - Вып. 5. - С. 51-55.

77. Хлудков, С. С. Диффузия железа, хрома и кобальта в GaAs / С. С. Хлудков, Г. А. Приходько, Т. Н. Карелина // Изв. АН СССР. Серия «Неорг. Материалы» 1972. - Т. 8, №6. -С. 1044-1050.

78. Deal, M. D. Diffusion of chromium in gallium arsenide / M. D. Deal, D. A. Stevenson. // J.Appl.Phys. 1986. - Vol.59,№7 - P.2398 - 2407.

79. Tuck, B. Diffusion of chromium in gallium arsenide / B. Tuck, A. Adegboyega // J. Phys. D: Appl. Phys.- 1979.-Vol. 12, № 11.-P. 1895-1909.

80. Хлудков, С. С. Диффузия хрома в арсениде галлия / С. С. Хлудков, О. Б. Корецкая, А. В. Тяжев // ФТП. 2004. - Т.38,№3. - С.274 - 277.

81. Хлудков, С. С. Диффузия хрома в GaAs при равновесном давлении паров мышьяка /С. С. Хлудков, О. Б. Корецкая, Г. Р. Бурнашева // ФТП 2006. - Т.40,№9. -С.1025- 1027.

82. Прудаев, И. А. Диффузия и растворимость хрома в арсениде галлия /И. А. Прудаев, М. В. Ардышев // Известия Вузов: Физика. 2005. - Т.48,№6. - С. 46 - 47.

83. Ардышев, М. В. Диффузия хрома в GaAs в открытой системе / М. В. Ардышев, И.

84. A. Прудаев, О. П. Толбанов, С. С. Хлудков // Неорг. материалы. 2008. - Т. 44, № 9. -С. 1036-1040.

85. Прудаев, И. А. Диффузионные структуры на основе арсенида галлия, легированного Fe и Сг : дис. . канд. физ.- мат. наук : 01.04.10 / Илья Анатольевич Прудаев ; Томский гос. ун-т. Томск, 209. - 194 л.

86. Вилисова, М. Д. Диффузия хрома в эпитаксиальный арсенид галлия / М. Д. Вилисова, Е. П. Другова, И. В. Пономарев, В. А. Чубирко. // ФТП. 2008. - Т.42, №2. -С. 239 - 242.

87. Гермогенов, В. П. Расчет профилей напряженности электрического поля в эпитаксиально-диффузионных структурах на основе GaAs:Cr / В. П. Гермогенов, И.

88. B. Пономарев. //Изв. вузов. Физика. -2008. -№9. С. 102-106.

89. Вилисова, М. Д. Исследование распределения электрического поля в детекторных структурах на GaAs методом Кельвин-зонд-микроскопии / М. Д. Вилисова, В. П. Гермогенов, О. Ж. Казтаев и др. // ПЖТФ 2010 - Т.36, №. 9.1. С. 95 101.

90. Чернов, Н. А. Определение положения я-v перехода в эпитаксиальных структурах арсенида галлия, легированного железом / Н. А. Чернов, М. Д. Вилисова, Н. Н. Бакин, О. М. Асанов. // Известия Вузов: Физика 1983. - №11. - С.89-93.

91. Фистуль, В. И. Введение в физику полупроводников. М.: Высш.шк., 1984.-352 с.

92. Горелик, С. С. Материаловедение полупроводников и диэлектриков / С. С. Горелик, М. Я. Дашевский. М. : Металлургия, 1988. - 574 с.

93. М. Г. Мильвидский, В.Б. Освенский. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников. -М., Металлургия, 1985. -с. 159.

94. Джафаров, Т. Д. Дефекты и диффузия в эпитаксиальных структурах. JI., Наука. -1978.-c.208.

95. Зи, С. М. Физика полупроводниковых приборов / С. М. Зи ; пер. с англ. под ред. Р. А. Суриса. -М. : Мир, 1984. 456 с.

96. Мартин, Г.М. Полуизолирующие соединения А111 Ву. Под ред. Дж. У. Риса: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1984. - С. 18-32.

97. Анкудинов, А. В. Сканирующая кельвин-зонд-микроскопия утечки дырок из активной области работающего инжекционного полупроводникового лазерного диода / А. В. Анкудинов, В. П. Евтихиев, К. С. Ладутенко и др. // ФТП. 2006. - Т. 40, № 8. - С.1009-1016.

98. Пономарев, И. В. Параметры детекторов из эпитаксиального GaAs, компенсированного хромом // Физика твердого тела: Сборник материалов X Российской научной студенческой конференции. Томск: Изд-во Том.ун-та, 2006. -С.239-242.

99. Ю1.Ламперт, М. Инжекционные токи в твердых телах / М. Ламперт, П. Марк // М: Мир.1973. 413 с.

100. Castaldini, A. Electric field distribution in irradiated silicon detectors / A. Castaldini, A. Cavallini, L. Polenta et al. // Nucl. Instr. and Meth. 2002. - A 476. - P. 550-555.

101. Leamy H.J. Charge collection scanning electron microscopy / J. H. Leamy // J. Appl. Phys.- 1982.-Vol. 53-R51.

102. Конников, С. Г. Ток, индуцированный электронным зондом в полупроводниковых гетероструктурах / С. Г. Конников, В. А. Соловьев, В. Е. Уманский и др.// ФТП. 1987. - Т.21.,№9 - С. 1648 - 1653.

103. Ю5.Госсен, А. И Распределение электрического поля в диффузионных структурах из GaAs, легированного железом или хромом / А. И Госсен // Изв. Вузов. Физика 1999.- №3. С.43-48.

104. Doukkali, A. Surface potential mapping of biased p-n-junction with kelvin probe force microscopy: application to cross-section devices / A. Doukkali, S. Ledain, C. Guasch, J. Bonnet // Appl. Surf. Sci. 2004. - Vol. 235. - P. 507 - 512.

105. Leveque, G. Measurements of electric potential in a laser diode by Kelvin Probe Force Microscopy / G. Leveque, P. Girard, E. Skouri et al. // Appl. Surf. Sci. 2000. -V.157.-P. 251-255.

106. Анкудинов, А. В. Исследование распределений потенциала в прямо смещенном кремниевом диоде методом электростатической силовой микроскопии / А. В. Анкудинов, А. Н. Титков, R. Laiho и др. // ФТП. 2002. - Т. 36., №.9. - С. 1138 -1143.

107. Kikukawa, A. Silicon /?-rc-junction imaging and characterizations using sensitivity enhanced Kelvin probe force microscopy / A. Kikukawa, S. Hosaka, R. Imura // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 66. - P. 3510 - 3512.

108. Buh, G. H. Imaging of silicon p-n-juction under applied bias with scaning capacitance microscopy and Kelvin probe force microscopy / G. H. Buh, H. J. Chung, С. K. Kim et al. // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 77. - P. 106 - 108.