Влияние электронного облучения и термообработки на свойства арсенида галлия n-типа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГ6 У"

1 о мдй ^

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПОЛУПРОВОДНИКОВ

На правах рукописи

ПРОХОРЕНКО ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА

УДК 621.315.592

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ И ТЕРМООБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ п-ТЙПА

(01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Минск, 1993

УДК 621.315.592

Работа ныполкена в лаборатории радиационных воздействий Института физики твердого тела и полупроводников АНБ

Научный руководитель: доктор технических наук,

член-корреспондент АНБ, профессор КОРШУНОВ Ф.П.

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор ДОМАНЕВСКИЯ Д.С.

доктор технических наук, ст.н.с. ДУТОВ А.Г.

Ведущая организация - Минский радиотехнический институт,

кафедра микроэлектроники

(Л

Защита состоится " об <5 " 1993 года в 14 часов на

заседании специализированного совета К 006.18.01 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук в Институте физики твердого тела и полупроводников АНБ по адресу: 220726, г. Минск, ГСП, ул.П. Бровки, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Физики твердого тела и полупроводников АНЕ.

Автореферат разослан " М-

Ученый секретарь специализированного совета I А.В.ИАЗОВКО

кандидат фи з.-мат. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Арсенид галлия благодаря своим уникальным физическим свойствам находит широкое применение в современной электронной технике. Достаточно больная ¡лирика запрепкнкой зоны, высокая подвижность носителей заряда, особенности зонной структуры, обусловливагацие возможность прямых меазонных переходов носителей заряда, сравнительная простота получения материала с заданными электрофизическими свойствами обеспечивгкт широкие перспективы применения СеАэ для изготовления оптоэлектронкых приборов, приборов СВЧ техники, быстродействугацих интегральных схем. Для изготовления мощных высоковольтных и высокочастотных приборов может быть использован ядерно легированный арсенид галлия (ЯЛАГ), отличающийся высокой степенью однородности распределения примесей по объему слитка по сравнению с ваАз п-типа, легированным в процессе выращивания. Острая потребность электронной промышленности в материалах с заданным-! параметрами обусловливает актуальность исследования арсенида галлия п-типа, в том числе и ядерно легированного, и поиска технологических приемов управления его свойствами.

Полупроводниковые приборы на основе СаАз могут быть использованы в аппаратуре, работающей в полях проникающей радиации как естественного, так и искусственного происхождения. Поэтому изучение влияния радиационных воздействий на свойства ваАг представляет как научный, так и практический интерес с точки зрения использования различных видов облучения в полупроводниковой технологии для целенаправленного изменения свойств СаАз.

Условия облучения, в частности,температура образца в. процессе облучения оказывают существенное влияние на протекание процессов взаимодействия первичных радиационных дефектов <РД) с примесями и другими дефектами кристаллической решетки и формирование более сложных^дефектов, которые, в конечном итоге, определяют свойства материала. Систематические исследования по влиянию условий облучения (температура, интенсивность облучения) на процессы радиационного де$ектообразования в арсениде галлия не проводились.

хотя они представляют большой интерес как с научной, так и практической точки зрения. Поэтому исследование влияния условий облучения различными видами радиации, в частности, быстрыми электронам}! и пострадиационного отжига на электрические и оптические свойства С-аАз, в тон числе ЯЛАГ, является актуальной задачей, позволяющей судить о процессах взаимодействия РД с примесями и генетическими дефектами кристаллической решетки, изучить важный с практической точки зрения вопрос о термостабильности радиационных дефектов.

Термическая обработка, как правило, является одним из элементов технологического процесса производства приборов и интегральных схем на основе СаАэ. Однако систематических исследований влияния облучения на термообработакный арсенид галлия до постановки данной работы не проводилось. Таким образом, весьма важно исследовать влияние электронного облучения на свойства арсенида галлия, подвергнутого предварительной термической обработке (закалке) с точки зрения изучения процессов взаимодействия РД с закалочными дефектами, а такхе целенаправленного изменения свойств такого материала. '

. Цель ■ работы. . Экспериментальное исследование влияния примёсно-дефэктного состава' кристаллов арсенида галлия п-типа, условий облучения быстрыми электронами и "последующего отжига на процессы радиационного дефектообразовашя в арсениде галлия п-типа.

Для .достижения поставленной цели необходимо было решить следу»? щие задачи:

1. Исследовать электрические и оптические свойства исходного и облученного быстрыми электронами (Е = 4 МэБ) ЯЛАГ в сравнении с баАз п-типа , легированным в процессе выращивания.

2. Изучить взаимодействие примесей с радиационными дефектами в ЯЛАГ в процессе облучения быстрыми электронами и .последумдего отжига. •

3. Исследовать влияние условий облучения быстрыми электронами (температура облучения, интенсивность электронного пучка) на процессы формирования радиационных дефектов, управляющих электрическими и оптическими свойствами СаАБ п-типа.

4. Исследовать термостабильность радиационных дефект.: з,

влияющих на электрические н оптические свойства GaAs п-типа, облученного быстрыми электронами.

5. Исследовать влияние предварительной термообработки (закалки) на свойства GaAs п-типа, облученного быстрыми электронами.

Положения, выносимыз на защиту.

1. Ядерно легированный арсенид галлия (ЯЛАГ) по электрическим и огггическим параметрам и радиационной стойкости к облучению быстрыми электронами при комнатной температуре не уступает лучшим промышленным образцам GaAs п-типа, легированного в процессе выращивания.

2. Легирующая донорная примесь германия Geo«, в ЯЛАГ взаимодействует с радиационными дефектами в процессе отжига кристаллов, облученных быстрыми электронами при комнатной температуре, и в процессе облучения быстрыми электронами при повышенных температурах.

3. Акцепторная примесь углерода Сда в GaAs п-типа участвует в процессах радиационного дефэкгообразозадаяв в процессе облучения быстрыми электронами при всех исследованных температурах облучения (30 - 500 °С).

4.. Температура кристаллов GaAs при облучении - быстрыми электронами влияет а) на скорость введения радиационных дефектов, б)-скорости взаимодействия РД с примесями, в) на спектр и термостабильность РД.

5. Закалочные дефекты взаимодействуют с радиационными дефектами в GaAs п-типа при облучении быстрыми электронами.

Научная новизна. • -

1. Впервые исследовано влияние электронного облучения при различных температурах и- пострадиационного отжига на свойства ядерно легированного арсенида галлия (ЯЛАГ). Установлено, что по радиационной стойкости ЯЛАГ не уступает GaAs п-типа, легированному

в процессе выращивания". * ' . " '

2. Впервые обнаружено, что легирукцая донорная примесь германия Geo» в ЯЛАГ взаимодействует с РД в процессе пострадиационного отжига материала, облученного быстрыми электронами при комнатной температуре, а таК'Хе в процессе облучения ЯЛАГ быстрыми электронами при повышенных температурах (Товл > 200 °С).

3. Впервые при помощи метода фотолюминесценции (ФЛ) в GaAs п~ типа исследована кинетика уменьшения концентрации акцепторной

примеси углерода Cas, введения центров безыздучателькой рекомбинации и образования анткпозицконного дефекта GaAa в процессе облучения GaAs n-типа быстрыми электронами при. комнатной и повышенных температурах.

4. Впервые получены зависимости скоростей образования РД в ЯЛАГ от температуры облучения быстрыми электронами С 0 - 500 °С).

5. Впервые исследовано влияние предварительной термообработки на процессы радиационного дефектообразования в GaAs n-типа при облучении быстрымя электронами.

Практическая ценность■ Результаты диссертации могут быть использованы для прогнозирования надежности работы различных полупроводниковых приборов, созданных на основе GaAs n-типа, а также для управления электрическими и оптическими параметрами GaAs при помощи радиационно-термических воздействий в рамках технологических процессов производства материалов с заданными свойствами и изготовления приборов на их основе.

Результаты расчетов по определению областей применимости приближений Брукса-Херринга и Конуэлл-Вайскопфа при различных степенях компенсации могут послужить ' методическим материалом для правильного определения концентраций ионизованных примесей и степени компенсации в GaAs n-типа. ' ~ .

Основные результата'диссертационной работы включены s отчеты по темам: "Изучение радиационных воздействий на кремнии, арсенид и фосфид галлия и р-п-структуры на их основе" (тема выполнялась по плану НИР ИФТТП АН БССР "Кристалл" в' 1980 .- 1933 г.'г., государственный регистрационный номер 76007316) и "Исследования влияния условий облучения и отаига на свойства кремния, арсенида галлия и структур на их основе" (тема выполнялась по плану НИР ИФТТП АН БССР "Кристалл 12А" в 1986 - 1289 г.г., государственный регистрационный номер 01S6Q043172).

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на VII Всесоюзной конференции "Взаимодействие атомных частиц .с твердым телом" (Минск 1984 г. ) и X Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Минск, 1985 г.), на YI Всесоюзном совещании по исследованию арсенида галлия (Томск, 1987 г.), на Всесоюзной конференции "Перспективные материалы твердотельной электроники. Твердотельные преобразователи в автоматике и робототехнике".

(Минск, 1950 г.), на весенней сессии материаловедческого общества (США, Сан-Франциско,1992 г.) на Первой'Национальной конференции "Дефекты в полупроводниках" (Санкт-Петербург, 1992 г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы 0 1? печатных работах (6 статей, 9 тезисов, 2 доклада).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глаз, заключения. Общий объем ее составляет 182 страницу, включая 121 страницу машинописного текста, 4 таблицы, 39 рисунков и список литературы из 152 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дано сбоснование актуальности темы и выбора объекта исследования, определена цель работы, показаны ее научная новизна и практическая ценность и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе, носящей сбзорный характер, рассмотрено влияние электронного облучения на электрические и оптические свойства СаАг п-типа. Представлен обзор работ, посвященных исследованию процессов взаимодействия радиационных дефектов с акцепторными и изовалентными примесями,'а также изучении антиструктурных дефектов з С-аАБ п-типа. Анализируются литературные данные о влиянии термообработки на изменение свойств СаАг п-типа, о влиянии реи-коз радиационных воздействий на'процессы радиационного дефектоебразовакия з арсениде галлия. ■■'.-'.

На основе" проведенного анализа литературы сформулированы основные задачи, решаемые в диссертации.

Во второй главе описываются установка для измерения электрических параметров в температурном диапазоне 77 - 300 К (установка по намерению эффекта Холла и электропроводности) и установка для измерения низкотемпературной (4,2 К) фотолкюшесцен-ции. Дана информация о материале, используемом для исследований. Описаны методика проведения облучения быстрыми электронами при повышенных температурах и при различных плотностях потока электронов, а также методика проведения закалки и пострадиационного отхига.

- -------„„„„.„, споаств ялаг

в сравнении со свойствами арсенида галлия п-типа, легированного в процессе выращивания примесями теллура или германия, методами эффекта Холла и низкотемпературной фотолюминесценции. Исследования показали, что наиболее высокой степенью дефектности отличается C-aAs<Ge>. С другой стороны, совпадение концентрации носителей заряда с концентрацией легирующей примеси, характер • температурной зависимости подвижности ja, ■ низкая степень компенсации и отсутствие полосы лкминесценции с ji^i = 1,403 зВ, связанной с дефектами кристаллической структуры, а также отсутствие полосы люминесценции с ht) = 1,473 зВ, связанной с излучательной рекокбика-цией на атомах акцепторного германия, свидетельствуют о довольно высокой степени совершенства структуры и об отсутствии самокомпенсации в ядерно легированном арсениде галлия. Электрические параметры ЯЛАГ практически совпадают с параметрами высококачественного материала n-тапа (GaAs<Te>).

Обычно на практике при определении степени компенсации материала пользуются формулой Брукса-Херринга (Е-Х) для расчета подвижности носителей заряда, обусловленной рассеянием носителей на ионизованных- примесях. При .помощи .этой, формулы, используя определенные-экспериментально при 77 К значения п и ja, вычисляют величины Nd-1- и На- и, следовательно, степень компенсации К = NA-Ato*. Путем сравнения экспериментальных и расчетных (при использовании . ■ формул Брукса-Херринга и КЬнуэлл-Байскопфа) ■'температурных и дозовьгс зависимостей подвижности было показано, что при еысоких степенях компенсации материала, когда n << Hi, условия, положенные в основу приближения Б-Х, не выполняются, и применение формулы Б-Х некорректно и более корректным для расчетов степени компенсации является приближение Конуэлл-БайскопФа (К-В). На основании расчетов по формулам Б-Х и К-В значений подвижности в зависимости от степени компенсации при фиксированном значении Kd ( l.l'O■15 < Ко < 5.1017), см-3, и значений yi(K) при . фиксированном значении п( 1.1015 <. n < 5.1017), см-3 определены области применимости приближений Б-Х и К-В в поле значений Но при расчетах рх и значений jU и п при расчетах К, которые могут послужить методическим материалом для экспериментатора.

Представлены результаты исследования йлиягак облучения электронами с энергией 4 МэВ при комнатной температуре па электрические

параметры и фотолюминесценцию GaAs п-типа, легированного в процессе выращивания различными примесями, а также ядерно легированного. Во всех исследованных материалах наблюдалась одинаковая закономерность изменения электрических параметров от флюенса электронов. Начальная скорость удаления носителей заряда во всех исследованных образцах одинакова и составляет 3,2 см-1. Исследована зависимость скорости удаления носителей заряда от положения уровня Ферми при облучении. Во всех исследованных образцах при достижении уровнем Ферми положения Ее- 0,09 £ 0,01 эВ скорость удаления резко падает. Этот факт свидетельствует о наличии дефекта с энергетическим уровнем Ее - 0,09 ± 0,01 эВ во всех сравниваемых материалах. Путем расчетов при помощи формулы Б-Х (в пределах ее применимости) из экспериментальных значений п и ja при 77 К получены зависимости концентрации ионизованных доноров Nd* и акцепторов На-в необлученных и облученных электронами сравниваемых материалах. С увеличением флюекса электронов концентрация На- растет, а концентрация Nd* не меняется (в диапазоне флкенсов 0 - 2.101S см-2). На основании подученных результатов сделан вывод, что удаление носителей заряда при облучении происходит за счет введения РД преимущественно акцепторного типа, и что доноркые примеси не взаимодействуют с радиационными дефектами при данных условиях облучения".

Интегральная интенсивность спектров Фотолюминесценции (ФЛ) падает с ростом флюенса электронов за счет введения в кристалл ЯЛАГ при облучении радиационных дефектов, которые преимущественно' является центрами безызлучательной рекомбинации. . Одновременно происходит относительное изменение интенсивности отдельных полос в спектре ФЛ с ростом флюзнса электронов из-за иаченекия концентрации центров излучательной рекомбинации в результате взаимодействия акцепторных примесей и остаточных дефектов структуры с РД. Интенсивность экситонной полосы уменьшается с ростом флюенса электронов экспоненциально Ia* = (lex)о ехр(-йСф), величина cL получена экспериментально и составила величину 1,49.10~1в см-2. Получены также зависимости изменения концентраций акцепторной примеси углерода С,\а и германия Села, а также дефекта перестановки Goas в нейтральном (Са°Ая) и отрицательном (Ga~As) зарядовых состояниях с ростом фтодйса электронов в процессе облучения при

комнатной температуре в ЯЛАГ и номинально нелегированном n-GaAs. Концентрация Са& в ЯЛАГ, а также в номинально нелегированнсм GaAs n-типа, уменьшается с ростом Ф по закону N(Cab) = Я(Саз)о ехр(-^Ф), гдеß = 1,5.10~16 см2. Уменьшение концентрации Cas происходит из-за взаимодействия атомов Cas в результате реакции первого порядка с подвитым при температуре облучения междоузельным атомом мышьяка (Asi). В спектре ФЛ облученного относительно небольшими флюекс&ми электронов ЯЛАГ появляется полоса с энергией 1,479 эВ, связанная с излучателькой рекомбинацией на атомах акцепторного германия Седз, которая в необлучекном ЯЛАГ маскируется интенсивной углеродной полосой. Концентрация акцепторной примеси Ge в исходном ЯЛАГ составила небольшую по сравнению с концентрацией носителей заряда эаличину 1.1015 см-3, что является подтверждением сделашого нами вывода об отсутствии самокомпексации атомами Ge в ЯЛАГ. Концентрация С-елэ не меняется с ростом Ф при облучении электронами при комнатной температуре, то есть докорная примесь Gea» не взаимодействует с РД в дачных условиях.

Концентрация ачтиструктурного дефекта в подреиетке мышьяка Сад» возрастает с ростом фл-оенса электронов при облучении ЯЛАГ электронами при комнаткой температуре." Возрастание концентрация GaAa с ростом Ф свидетельствует о взаимодействии подвижного при температуре облучения меадоузельного атома галлия Gai с неподвихкой при температуре облучения вакансией мыиьяка Vas, которое призодит к образованию GaAs. '

В третьей главе представлены результаты исследований терноста-бильности образовавшихся в процессе облучения быстрыми электронами при температуре 30 °С радиационных дефектов. Восстановление концентрации носителей заряда происходит в две стадии: 230 - 280 °С _ и 3S0 - 450 На первой стадии отжигаются пары Френкеля. Натчие второй стадам отжига свидетельствует ' о присутствии в облученном электронами при комнатной температуре материале комплексных дефектов, которые отжигаются при более высокой, чем пары Френкеля, температуре.

Концентрация акцепторного углерода восстанавливается также в две стадии, повторяющие стадам отжига электрически активных дефектов, однако вплоть до температуры отжига 550 °С не достигает ' своего значения в исходном материале. Наоборот, концентрация

акцепторного германия Села в процессе отжига сильно возрастает по сравнению с концентрацией С-заз в исходном (необлученном электронами) ЯЛАГ, этот процесс происходит также в две стадии. Установлено, что все перечисленные процессы отжига связаны с миграцией Vau, которая становится подвигкой при при Т > 220 °С . Vas, мигрируя по кристаллу, метет аннигилировать с атомом Asi в паре Френкеля или в комплексе Саэ - Asi, в результате чего освобождается атом Сая. Если 7аз подходит к атому Сеоа, то атом С-е может совершить ггрыгок в соседний узел, в результате чего образуется &зая. Вероятность перехода атома Ge из подрешетки Ga в подрешетку As атомом С-е возрастает с ростсм температуры. Поэтому на зтором этапе отгига концентрация возрастает по сравнению с исходной сильнее, чем на первом этапа.

В процессе изохронного отзига происходит восстановление концентрации ионизованных акцепторов Na-. Концентрация Na~ при температуре 550 °С достигает свсего значения в исходном (необлучен-• ном) материале. Концентрация Nd*- после отжига до 550 °С становится ниже своего значения в исходном материале. Это происходит, по-видимому, за счет уменьшения концентрации доноров Geoa и, соответственно, возрастания концентрации акцепторов GeAn. Сильное возрастание концентрации акцепторного германия препятствует так.>е полному восстановлению концентрации носителей заряда при изохронном отжиге облученного электронами ЯЛАГ.- -

Восстановление интенсивности зкситснной полосы ' на первой стадии отжига (230'- 280 °С) происходит благодаря отжигу центров' безызлучателъной рекомбинации, включающих э свой состав вакансии мыкькка, а на второй стадии (350 - 500 °С) - благодаря отжигу центров безызлучательнсй рекомбинации, включающих в свой состав Taxse вакансии галлия. =

Поведение при отжиге дефекта перестановки Саля управляется подвижными дефектами как в подреоетке мышьяка, так и в подаеиетке галлия. В шгтервале температур 380 -450 °С -концентрация дефекта. GaAa возрастает за счет перехода атомов Ga из собственной подрекетки в свободный соседний узел Vab. это происходит тогда, когда подвижная вакансия мышьяка оказывается поблизости от атома Ga и температура достаточно высока, чтобы атом Ga мог совершить

прыжок в соседний свободный узел. В интервале температур 450 -550 °С происходит отжиг другого антипозиционкого дефекта дефекта Asoа, что приводит к появлению потока подвижных при этой температуре вакансий галлия и последующему переходу атомов GaA» в свою подрекетку из подрешетки мышьяка.

. В четвертой главе рассматривается влияние режимов облучения (температуры и плотности потока электронов) на протекание процессов радиационного дефектообразоваккя, в частности, на скорости взаимодействия РД между собой, с примесями и другими генетическими дефектами. Исследована также термостабильность РД, образовавшихся в процессе высокотемпературного облучения в исследуемом материале. Образцы ЯЯАГ с п(300 К) = (1-2).Ю17 си-3 и ju(300 F.) 5.103 см2/(В.с) облучались электронами при температурах 30, 200, 300, 400 и 500 °С при плотности потока электронов j- = 2.1012 см~2.с-1, а такае при 0 °С при плотностях потока электронов j = 2.10lz - 5.1013 CM-2.C-1.

Температура облучения влияет на -величину начальной скорости удаления носителей заряда, на скорости уменьшения интенсивности экситоккой полосы, уменьшения концентрации акцепторного углерода Саз, изменения концентрации 'антиструктурного дефекта GaAa. При Toöji = 200. °С скорости удаления носителей заряда, уменьшения интенсивности экситоной полосы и уменьшения концентрации Саэ"с ростом Ф несколько выше, чем при Тоол = 30 °С, что обусловлено более низкой пороговой энергией дёфектообразования при более высокой температуре и, в то же время, отсутствием отжига РД при Тоел = 200 °С.

С увеличением температуры облучения свыше 200 °С наблюдается уменьшение начальной скорости удаления носителей заряда, снижение скоростей уменьшения интенсивности экситонной полосы и уменьиения концентрации акцепторного углерода. В то хе время, при Тоал > .200 °С происходит возрастание с ростом Ф концентрации акцепторного германия, причем скорость возрастания концентрации Бела увеличивается с рсстом Товл. Таким образом, в процессе облучения при повышенных температурах (> 200 °С) происходит взаимодействие атомов донорного германия с РД.

В процессе облучения при температурах свыше 200 °С отжигаются все не успевшие саязаться в комплексы пары Френкеля и частично -комплексные дефекта. Чем выше температура облучения, тем более

термостабильные дефекты образуются з облучаемом материале, однако концентрация их оказывается меньше, чем при Tosjí = 30 °С.

При Tos.3 = 200 °С формируется несколько иной, чем при Товл = 30 спектр РД. Это подтверждается различием з протекали процесса отжига облученных при 30 °С и при 2G0 °С образцов ЯЛАГ, а также различием скоростей удаления носителей заряда, удаления акцепторного углерода и уменьшения интенсивности зкситокнон полосы.

Зависимости процессов радиационного дефектсобразования в GaAs n-типа при облучении электронами с энергией 4 йэВ от интенсивности электронного пучка в диапазоне плотностей потока электронов 2.1012 - 5.1013 см~2.с-1 не обнаружено.

В пятой главе изучается влияние термообработки (закалки) и электронного облучения на электрофизические параметры и фотолюминесценция GaAs г.-типа. Исследовался номинально нрлегированный GaAs г.-типа с п - 8.101Э см2/(В.с). Закалка проводилась от 700, 800, 300 и 1000 °С до комнаткой температуры при сбрасывании ампулы с образцом в еоду.

После закалки в • GaAs n-типа' наблюдается уменьшение концентрации и подвижности носителей заряда и возрастание удельного сопротивления. При закалке в GaAs n-тйпа вводятся термоакцепторы, концентрация которых возрастает' с ростом температуры термообработки. Термоакцепторы, вводимые при закалке, связаны с атомами меди.

После закалки в спектре ФЛ n-C-aAs появляется полоса с hó = 1,358 эВ, связанная с излучательной рекомбинацией на центрах, включающих в свой состав атомы меди и вакансии мьигьяка.

При облучении электронами подвергнутого предварительной термообработке n-C-aAs происходит взаимодействие термоакцепторов с РД, в результате чего происходит частичная "нейтрализация" влияния РД на электрические параметры ' исследуемого материала. Так деградация электрических параметров с ростом флюекса электронов замедляется с возрастанием температуры предварительной термообработки. На начальных этапах облучения закаленного материала происходит некоторое упорядочение кристаллической структуры за счет взаимодействия РД с закалочными дефектами в noo-rjLTaTo mm нл.й!го1тяртся рост подвижности носителей заряда

при росте .флкенса электронов. При более высоких флюенсах, когда концентрация РД превьшиет концентрацию закалочных дефектов, с ростом флкенса наблюдается уменьшение уд.

Энергетический спектр злектричеки активных дефектов в облученных предварительно закаленных образцах не отличается от энергеттгческого спектра электрически активных дефектов в облученных незакаленных предварительно образцах. Дефекты, образующиеся в. результате взаимодействия РД с закалочными дефектами, являются центрам;! излучательной рекомбинации, дающими вклад в увеличение интенсивности полосы с h i - 1,358 эВ в спектре Фотолюминесценции.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Ядерно легированный арсенид галлия (ЯЛАГ) по своим электрическим и оптическим параметрам и радиационной стойкости ке уступает лучшим промышленным образцам легированного в процессе шращивания GaAs n-ткпа. Самокомпенсация атомами германия в ЯЛАГ, отожженном при равно&зском давлении • паров мышьяка' при 900 °С, практически отсутствует. Поведение ЯЛАГ в процессе облучения быстрыми электронами при комнатной температуре ке отличается' от поведения GaAs п-типа, легированного в процессе выращивания.

2. Облучение GaAs n-типа быстрыми ' электронами в интервале температур 0 - 500 °С приводагг к уменьшению' концентрации акцепторной примеси углерода Cas в результате взаимодействия Cas с радиационными дефектами.

3. Атомы декорной примеси германия Geoa в ЯЛАХ' не взаимодействуют с РД в процессе облучения ЯЛАГ быстрыми электронами при комнаткой температуре. В процессе изохронного отжига (при Т > 220 °С) облученных при комнатной температуре кристаллов ЯЛАГ, а также в процессе облучения быстрыми электронами при повышенных температурах (Т > 200 °С) имеет место переход атомов Ge из подрешетки С-а .в подрешетку As, в результате чего происходит возрастание концентрации атомов акцепторного

4. Процессы восстановления концентрации носителей заряда, концентрации акцепторного углерода Сая и возрастания концентрации акцепторного германия С-еда при Т > 220 в процессе отжига ЯЛАГ, облученного быстрыми электронами при комнаткой температуре, коррелируют друг с другом и связаны с миграцией вакансии мьшъяка Уда.

5. В процессах образования и пострадиационного отжига центров безызлучательной рекомбинации и актипозициокного дефекта б ар-сениде галлия п-типа принимает участие радиационные дефекты как в подрешетке мышьяка, так и в подрешетке галлия .

6. При облучении азМ п-ткла быстрыми электронами при повышенных температурах (Тобд > 200 °С) с ростом температуры облучения:

- уменьшаются скорость введения компенсирующих дефектов, скорость введения центров безызлучательной рекомбинации, скорость удаления акцепторного углерода;

- увеличивается скорость -возрастания . концентрации акцепторного германия;

- возрастет относительная эффективность введения РД с вь!сокой термостабильностью.

7'. Изменение плотности потока электронов с. энергией. 4 МэВ в диапазоне 2.1012 - 5.1013 см-г.с-1 ке влияет на процессы радиационного дефектосбразования при облучении С-аАз п-типа быстрыми электронам!-!.

- 8. Закалочные дефекты з п-СаАг взаимодействуют с радиационными дефектами. В результате взаимодействия досбразуются центры излуча--тельной рекомбинации, вклмчакщиэ в свой состав атомы меди и вакансии мышьяка. Предварительная'закалка ке вносит изменений в энергетический спектр электрически активных радиационных дефектов, но уменьшат эффективность их образов<-1ния.

9. Для СзАг разработана методика определения степени компенсации в сильнокомпенсировакных материалах .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Курилович Н.Ф,, Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.А. Влияние температуры термообработки и облучения быстрыми электронами на электрические свойства арсенида галлия, - Тезисы докладов 711 Всесоюзной конференции "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом." Минск, 1984, ч. II, с. 146 - 147,

2. Курилович Н.Ф., Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.Д. Влияние термического и электронного воздействий на электрические свойства нелегированного арсенида галлия. - Весц1 АкадэкИ навук БССР, сер. фхз.- мат. н., 1985, N6, с. 84-85.

3. Коршунов Ф.Е., Курилович Н.Ф., Прохоренко Т.А., Соболев H.A., Шераухов В.А. Фотолкминесценция арсенида галлия, подвергнутого закалке и электронному облучению - Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по физике полупроводников. Шнек, 1985. ч. 3, с. 40 - 41.

4. Курилович Н.Ф., Кор®1унов Ф.П., Прохоренко Т.Д. Особенности изменения подвижности носителей заряда в арсениде галлия после закалки и облучения- быстрыми электронами. - Известия Академии наук СССР. Неорганические материалы. 1986, т. 22, N3, с. 357 - 359.

5. Коршунов Ф.П., Колин Н.Г., Курилович Н.Ф., Прохоренко Т.Д., Соболев H.A., Шераухов В.А. Исследование люминесцентных и электрических свойств ядерно легированного арсенида галлия. - Тезисы

" докладов VI Всесоюзного совещания по исследованию, арсенида галлия.

Томск, 1987. т.1, с. 41 - 42.

6. Хорщунов Ф.П., Прохоренко Т.А., Курин Л.И., Курилович Н.Ф., Колин Н.Г. Влияние электронного облучения на подвижность носителей

. , ' . заряда в ядерно легированном арсенвде галлия. - Тезисы докладов VI Всесоюзного совещания по исследованию арсенида галлия. Томск, ' ' 1887> т.1, с. 67 - 68.

7. Коршунов Ф.П., Прохоренко T.Á., Курилович Н.Ф., Колин Н.Г,, Соболев H.A., Шераухов В.А. Фотолюминесценция и электрические свойства ядерно легированного арсенида галлия. - Доклада Академии наук БССР. 1987, том XXXI, N8, с. 695 - 638.

8. Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.А., Курилович Н.Ф. Влияние электронного облучения при различных температурах на электрические

свойства арсенида галлия п-типа. - Доклады Академии наук БССР. 1990,. XXXI, N3, с. 213 - 216.

9. Korshunov F.P., Prokhorenko Т.Д., Sobolev N.A., Xudriavtseva Е.А. Behaviour of Ge and С Iznpurities in л-GaAs Subjected to Electron Irradiation at Elevated Temperatures. - Int. Conf. on Optical Characterization of Semicond., Symposium G: Bulk and Layered Structures. Abstracts. Sofia, 1990.

10. Korshunov F.P., Prokhorenko T.A., Sobolev N.A. Rroperties of Neutron Transmutation Doped GaAs Subjected to Electron Irradiation at Elevated Temperatures. - International Conference on Electronic Materials (ICEhi - 90). Newark, New Jersey, USA. 1990. Abstracts, N 13.3.

'11. Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.А., Соболев H.A., Электрические и оптические свойства ядерно легированного арсенида галлия, облученного при повышенных температурах. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективные материалы твердотельной электроники. Твердотельные преобразователи в автоматике и робототехнике." Минск, 1990, ч.1, с. 47 - 48.

12. Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.А., Соболев Н.А.-, Влияние• электронного облучения на фотолюминесценция и электрические.параметры ядерно легированного арсенида галлия'. - Бесц1 АкадзмИ кавук БССР, сер. физ.- мат. н., 1991, HI, с. 44 - 50.

13.Прохоренко Т.А,, Соболев Н.А:, Электрические и оптические Свойства ядерно легированного арсенида галлия, облученного при повышенных' температурах. - Becni АкадэмП навук БССР, сер. мат. н., 1991, N3, с. 81 - 8а.

14. Korshunov Е.Р., Prokhorenko Т.A., Sobolev N.A. Defect - Impurity Interaction in Irradiated n-GaAs. Material Research Society Spring Heeting, Symposium E: Defect Engineering in Semiecnd. San Erancisko. 1992. Abstracts, E 11.7.

15. Korshunov F.P., Prokhorenko Т.Д.; Sebolev N.A. Defect - Impurity Interaction in Irradiated n-GaAs. - Defect Engineering in Semicond. Growth., Processing and Device Technology. 1992 Spring Meeting Sycposium Proceedings of the MRS. San Eransisko, 1Э92. Vol. 262 Q, p. 117 - 122.

16. Коршунов Ф.П., Прохоренко Т.Д., Соболев H.А., Кудрявцева Е.А. Взаимодействие радиационных дефектов с примесями в облученном

электронами GaAs n-типа. - Тезисы докладов Перюй нацис конференции "Дефекты в полупроводниках". Санкт-Петербург, с. 23.

17. Korshunov F.P., Prokhorenko Т.Д., Sobolev N.A., Kudriavtse Defect-Iffipurity Interaction in Irradiated n-GaAs. - Diffusi Defect Forum. Vol. 103 - 105. Trans. Tech. Public. Swits 1ЭВЗ. p. 256 -261.