Влияние концентрации электроактивных атомов марганца на гальваномагнитные и фотоэлектрические свойства кремния в условиях компенсации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ "УЗБЕКИСТАН НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ФИЗИКА-СОЛНЦЕ » ИМЕНИ АКАД. СЛ. АЗИМОВА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ

С.В. СТАРОДУБЦЕВА. 5 ОЙ

- 6 СЕН 2000

На правах рукописи УД К 621.315. 592

САЪДУЛЛАЕВ АЛАВИДДИН БОБАКУЛОВИЧ

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫХ АТОМОВ МАРГАНЦА НА ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ.

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук.

Ташкент 2000

Работа выполнена в Ташкентском Государственном Техническом университете нм. А.Р.Бсруни.

Научный руководитель-Официальные оппоненты-

Ведушая организация

кандидат физико-математических наук, Зикрияяаев Н.Ф.

доктор физико-математических наук профессор Лейдерман А.Ю. кандидат физико-математических наук Махкамов Ш.М.

Национальный Университет Узбекистана им. М.Улугбска.

Защита состоится " 2 Ч " С&и тл £р% 2000 г. в ' 9°°" часов на заседании специализированного совета Д 015.08.01. по защите диссертации на соискание ученой степени к.ф.-м.наук. при Физико-Техническом институте НПО "Физика-Солнце" АН РУз по адресу 700084, Ташкент, ул. Г.Мавлянова 2 б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-Технического института НПО "Физика-Солнце" АН Руз.

Автореферат разослан " 3 " и 2000 г.

/ Ученый секретарь специализированного совета доктор физико-математических наук

Ахмедов ФА.

чс$ - 1,о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Современное состояние электронных приборов невозможно представить без учета роли примесных атомов, создающих глубокие уровни в запрещенной зоне полупроводника. В этом плане сильно компенсированный кремний, легированный элементами переходной группы железа, является перспективным материалом, так как в нем был исследован и обнаружен ряд интересных физических явлений. К ним можно отнести аномально высокую фоточувствительность, инфракрасное и температурное гашение фотопроводимости, различные виды автоколебаний, а также электрической и оптической памяти. До настоящего времени авторами не были исследованы электрические, фотоэлектрические свойства сильно компенсированного кремния при максимальной концентрации примесных атомов, что и непозволяло получение воспроизводимых и достоверных результатов, как и о наблюдаемых явлениях так и о природе примесей с глубокими уровнями.

Разработанная нами воспроизводимая технология получения кремния, легированного марганцем, позволила определить термодинамические и технологические условия получения максимальной концентрации элекгроакгивных атомов марганца и получить материал с различной степенью компенсации с такой же концентрацией эпектроакшвных атомов марганца. Исследование электрофизических, гальваномагнитных и фотоэлектрических свойств этих материалов позволили обнаружить ряд новых физических явлений и определить природу глубоких центров марганца. Анализ результатов этих исследований не только позволяет определить состояние элементов переходных групп в кремние, но и разработать воспроизводимую технологию получения компенсированного кремния, легированного этими примесями.

Цель и задачи работы: Целью настоящей работы является исследование возможности управления концентрацией электро активных примесных атомов элементов переходных групп (Мп), определение оптимальных термодинамических и технологических условий легирования кремния, а также исследование особенностей гальваномагнитных, фотоэлектрических свойств и автоколебаний тока в §1<В,Мп> с максимальной концентрацией элсктроактивных примесных атомов марганца. Для этого необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить термодинамические и технологические условия получения максимальной концентрации электроактивных атомов марганца в кремнии при диффузионном легировании.

2. Разработать и освоить воспроизводимую технологию получения компенсированных образцов Э|<В,Мп> с различными удельными сопротивлениями и типом проводимости, с различными концентрациями электроактивных примесных атомов марганца.

3. Исследовать электрофизические и гальваномагнитные свойства компенсированых образцов $1<В,Мп> в зависимости от концентрации электроактивных атомов марганца.

4. Исследовать автоколебания тока типа ТЭН, наблюдаемые в компенсированных образцах Б1<В,Мл>, в условиях максимальной концентрации электроакгивных примесных атомов. Определить корреляцию между параметрами материала, условиями возбуждения и параметрами автоколебаний тока (амплитудой и частотой).

5. Выяснить механизм наблюдаемых физических явлений, показать возможности практического использования материала для разработки различных видов приборов.

Научная ковгона.

1. Впервые разработана технология получения сильно компенсированных образцов ¡й<В,Мп> с максимальной концентрацией электроах-тивных примесных атомов.

2. Показана возможность управления концентрацией электроактивных примесных атомов, управлением концентрацией исходных мелких примесей в кремнии. Определены температурные режимы легирования для получения образцов с заданными электрофизическими параметрами в зависимости от поставленных задач.

3. Показано, что температурная зависимость подвижности носителей тока в сильно компенсированном полупроводнике не выражается известным законом Т ^2 и имеет ретроградный характер. Положение Тм и Та (где подвижность носителей тока имеет максимальное и минимальное значение) определяется степенью компенсации материала и уровнем освещения.

4. Впервые исследованы особенности магнигосопротивления в сильно компенсированном кремнии с максимальной концентрацией электроактивных примесных атомов марганца. Показано существование в одном и том же материале отрицательного, положительного и нулевого магнигосопротивления в зависимости от удельного сопротивления, освещенности и концентрации элжтроактивных примесей.

5. Исследованы фотоэлектрические свойства сильно компенсированного кремния с максимальной концентрацией электроакгивных примесных атомов. Определена спектральная область существования ИК гашения фотопроводимости в образцах Б1<В,Мп>. Показано, что с ростом концентрации электроактивных примесных атомов, увеличивается кратность гашения, а значение энергии, соответствующей максимуму гашения, смещается в сторону меньших энергий.

6. Впервые исследован ТЭН в сильно компенсированном кремнии в условиях максимальной концентрации электроактивных примесных атомов. Установлена закономерность изменения порогового электрического поля возбуждения автоколебаний тока в зависимости от концентрации элекгроактивных примесных атомов.

7. Показаны возможности управления параметрами автоколебаний тока, управлением концентрацией элекгроактивных примесных атомов марганца.

8. Предложен механизм ИК гашения фотопроводимости и ТЭН в сильно компенсированных образцах ЗКВ,Мп> при максимальной концентрации элекгроактивных примесных атомов.

9. Показана возможность использования сильно компенсированных образцов 5|<В,Мп> с максимальной концентрацией электроактивных атомов для создания твердотельных генераторов и принципиально новых типов датчиков физических величин в электронной промышленности.

Практическая ценность работы.

1. Впервые разработана воспроизводимая и управляемая технология получения сильно компенсированного хремния, легированного марганцем с максимальной концентрацией электроактивных атомов.

2. Показана возможность управления электрофизическими параметрами получаемых образцов 8КВ,Мп>, изменением температуры диффузии.

3. Показаны возможности создания чувствительных фотоприемников, работающих при наличии фоновой освещенности и регистрирующих слабые потоки ИК излучения в широком интервале температуры Т= 77*200 К.

4. Показаны возможности создания твердотельных генераторов с оптимальными условиями возбуждения и параметрами автоколебания тока.

5. Показаны возможности создания совершенно новых типов датчиков физических величин и твердотельных генераторов, работающих в широком интервале температур Т=77*180 К со стабильными параметрами.

6. Полученные экспериментальные результаты в настоящее время широко используются в учебных процессах по курсам "Физика компенсированных полупроводников", "Функциональная электроника", "Физика и технология материалов", "Физика полупроводниковых приборов", а так же в лабораторных работах "Материалы электронной техники" для студентов, обучающихся по специальностям "Физическая электроника", "Микроэлектроника и полупроводниковые приборы", "Промышленная электроника", "Физика и технология материалов".

Защищаемые положения.

1. Концентрация электроакгивных примесных атомов элементов переходных групп в кремнии в основном определяется концентрацией и типом исходных примесей.

2. Для каждой примеси элементов переходных групп существует оптимальная температура Топ- легирования, при которой имеется максимальное значение концентрация электроактивных атомов, при Т>Тоят<Т, концентрации электроактивных примесных атомов существенно уменьшается, что и связано образованием метастабильных комплексов.

3. Обнаружено отрицательное магнитосопротивление в сильно компенсированном кремнии, значение которого существенным образом зависит от степени компенсации и уровня освещенности.

4. Установлена закономерность изменения условий возбуждения и параметров автоколебаний тока в образцах Б1<В,Мп> в зависимости от концентрации электроактивных атомов марганца.

Анробанз® работа.

Основные результаты работы докладывались и обсужгшхьсь иг международной конференции "Центры с глубокими уровнями в полупроводниках и полупроводниковых структурах" (г. Уляиовск, Россия, 1996 г), на международной конференции "Проблемы теоретической физики и физики твердого тела" (г. Бухара, 1997 г), йа международной конференции "Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов" (г. Ташкент, 1997 г), на международной конференции "Рост кристаллов" (г.Ургенч, 1997 г), на международной научной конференции, посвященной 1200 - летгао Ахмада ибн Мухаммада ал-Фергани ( г. Ташкент, 1998 г), на международной конференции "Прикладные проблемы физики полупроводников" (г. Ташкент, 1999 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Основной текст диссертации изложен на 2. страницах машинописного текста, включая г Э- рисунков, IV таблиц и 96 наименований библиографии.

Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность полученных результатов. Описывается структура диссертации.

Первая глава диссертации содержит аналитический обзор литературы. Рассмотрены основные закономерности при легировании переходных элементов в кремнии. Анализированы растворимость, концентрации электроакгивных атомов и состояние примесей элементов переходных групп в кремнии. Показано, что максимальная растворимость элементов переходных групп в кремнии достаточно низка и находится в интервале

э

1\г=10и -г 10,? см 3, a концентрация электроактивных примесных атомов составляет ничтожную долю, от общей растворимости при данной температуре. А также с одной примесю обнаружено достаточно много энергетических уровней и энергетических полос с различной широкой, Chu недостатки не дали возможности для широкого применения кремния с глубокими уровнями в электронной промышленности. С учетом выше изложенного в конце главы сформулированы основные задачи, решаемые в диссертации.

Вторая глава посвящена технологии получения компенсированного кремния легированного марганцем с различной концентрацией электро-аюивных атомов и методов исследования их электрофизических параметров, а также оценка допустимых ошибок при измерении полученных результатов.

В 2.1 приводится диффузионная технология получения компенсированных образцов с заданными электрофизическими параметрами. Диффузия марганца осуществлялась из газовой фазы. В качестве исходного материала был использован промышленный монокристаллический кремний р - н п- типа с удельными сопротивлениями р = I; 2; 4.5; 10; 100; 200 Ом см. Содержание кислорода в этих образцах составляло N02 = (2-4)1017 см 3. После диффузии марганца получены компенсированные образцы Si<B, Мп> с удельными сопротивлениями р= 102-2 • 103 Ом см, р- и п -типом проводимостью при различных концентрациях исходного бора.

В 2.2 приводятся методы получения сильно компенсированных образцов Si<B, Мп> с максимальной концентрацией электроактивных атомов. Для получения образцов Si<B, Мп> с максимальной концентрацией электроакгивных атомов, в качестве исходного материала был использован монокристаллический кремний р - типа с удельным

сопротивлением р = I Ом см. В этих образцах концентрация исходного-бора равна N8= 2-Ю16 см3. После диффузии марганца получены компенсированные образцы 5><В,Мп>, концентрация электроактивных примесных атомов в которых очень близка к максимальной растворимости марганца в кремнии. Для получения достоверных результатов при каждой температуре с шагом Т= 10 °С проводили диффузии по пять раз и были получены в достаточном количестве образцы с одинаковыми электрофизическими параметрами.

В 2.3 описаны применяемые методы измерения электрофизических параметров образцов 8КВ,Ма>. Электрофизические параметры образцов $1<В,Мп> определены с помощью классических методов как четырех зондовый, двух зондовый и методом Холла. Измерения фотопроводимости проводились с помощью инфракрасного спектрометра ИКС-2!. Для измерения фотоэлектрических параметров, образцы помещались в специальный криостат с вакуумной Откачкой, который позволял управлять температурой подложки в интервале 1-11 -г 300 К. При измерении спектров фотопроводимости образцов сканирование спектра производилось от меньших энергий фо1она к большим. Исследования температурно - электрической неустойчивости тока (ТЭН) в компенсированных образцах ЗКВ, Мп> проводились по схеме последовательного соединения образцов, нагрузочного сопротивления, источника постоянного тока и все время выпольнялось условие режима генератора напряжения. При исследованиях образцы освещались с помощью лампы накаливания или инфракрасным спектрометром через окна крностата, а также все время обеспечивался хороший теплообмен образцов с подложкой.

В 2.4 приведены оценки погрешностей измерений. В измерениях электрофизических, фотоэлектрических параметров и гальваномагнитных

свойств образцов 81<ЗД1й>, а также при исследовании неустойчивости тока типа ТЭН допускаемая погрешость составляла 5*7 % от относительной ошибки используемых приборов. Для определения погрешность! измерений при определении размеров образцов был использован метод средне квадратичной ошибки эксперимента.

В третьей главе приведены данные экспериментальных исследований по влиянию концентрации исходных примесей и условий диффузий на электрофизические свойства хопменсированного кремния легированного марганце?.«.

В разделе 3.1 описано влияние концентрации исходных примесей бора и фосфора на концентрацию элеюроактивных примесных атомов марганца в кремнии. Исследования проводились в интервале концентрации исходных примесей бора Кв=1014*2-1016 см-3 и фосфора Кр=1013*5* Ю13 см-3. Впервые показано изменение концентрации элеюроактивных примесных атомов марганца в зависимости от концентрации исходных примесей. Установлено, что концентрация элеюроактивных примесных атомов марганца увеличевается с увеличением концентрации бора в исходных образцах, а при концентрации бора Нв=2,1016 см 3 практически все растворяемые атомы марганца становятся электроактивными. В отличие от р - типа проводимости, концентрация электроактивных атомов марганца не зависит от концентрации фосфора и при исследуемых температурах диффузионного отжига Т=1 ООО* 1330 °С составляет (2 * 2.5) • 1014 см3.

В разделе 3.2 описано влияние температуры диффузионного отжига на концентрацию элеюроактивных атомов марганца в кремнии. Исследования проводилась в большом интервале температур Т= 1000*1330 °С. Установлено, что концентрация электроактивных атомов марганца в кремнии увеличевается с ростом температуры до

1-Я50 + 1160 °С, затем несмотря на увеличение растворимости атомов марганца его электроактивная часть с ростом температуры от Т>1160 °С до Т=1310 °С уменьшается, а при температуре Т= 13 Юг 1320 °С все растворяемые атомы марганца становятся электронейтральными. Это даёт возможность получить образцы с одинаковым удельным сопротивлением и типом проводимости при различных температурах диффузионного отжига. Диффузия в исходных образцах п - показала, что в интервале температурь! Т= 1000т 1160 °С удельное сопротивление образцов уменьшается за счет электроактивных примесных атомов марганца. Дальнейший рост температуры Т>1160 °С приводит к увеличению удельного сопротивления образцов.

В разделе 3.3 приведены результаты исследования влияния температуры на подвижность носителей тока в образцах 51<В, Мп>. Показано, что величина и характер температурной зависимости Холловской подвижности носителей заряда существенно различается в зависимости от р - удельного сопротивления образцов р-БКВ, Мп>. В компенсированных образцах, с ростом температуры подвижность уменьшается быстрее чем в контрольных образцах. С ростом удельного сопротивления образцов, существенно изменяется характер зависимости (ц,=Г(Т)) подвижности носителей тока от температуры.

В разделе 3.4 описаны особенности магнитосопротивления образцов БКВ, Мп>. Показано, что величина и знак магнитосопротивления в сильно компенсированных образцах 51<В,Мп> сильно зависит от удельного сопротивления и типа проводимости. В перекомпенсированных образцах п-Б!<В,Мп> во всем интервале напряженности магнитного поля независимо от удельного сопротивления наблюдается только положительное обычное небольшое магнитосопротивление. В то же время в

компенсированных образцах 51<В,Мп> р-типа в зависимости от значения удельного сопротивления меняется не только величина но и знак магннтосопротивления. Из многочисленных экспериментальных результатов установлено, что в образцах с удельным сопротивлением в интервале р=5* 10^2-104 Ом см наблюдается отрицательное магнито-сопротивленне, значение которого растет с ростом концентрации компенсирующих примесных атомов марганца в кремнии. Показано, что при малых значениях интенсивности освешения магнитосопротивление положительно л растет с увеличением интенсивности освешения. При некоторых значениях интенсивности освещения величина магннтосопротивления достигает максимума и далее уменьшается и при определенных значениях интенсивности освещенности переходит в отрицательное магнитосопротивление (ОМС), которое начинает резко возрастать, переходя через максимум при интенсивности освешения равном 1=80 Лк. Дальнейшее увеличение интенсивности освещенности приводит к уменьшению величины ОМС и при относительно больших интеисивностях переходит к положительному магнитосопротивлению. Из этих результатов следует, что в одних и тех же компенсированных образцах р-5КВ,Мп> меняя уровень- освещенности или удельного сопротивления можно наблюдать положительное, нулевое и отрицательное магнитосопротивление. Из результатов исследования влияния концентрации электроактивных атомов компенсирующих примесей на магнитосопротивление образцов установлено, что с ростом концентрации электроактивных атомов марганца магнитосопротивление увеличеваегся, а при освещении изменение магннтосопротивления выражается сильнее.

Четвертая глава посвящена исследованию особенностей фотоэлектрических свойств и температурно-электрическои неустойчивости

(ТЭК) тока б образцах 5КВ,Мп> с максимальной концентрацией' злсзароактивных примесей.

В разделе 4.1 описана фотопроводимость сильно компенсированного кремния в условиях максимальной концентрации электроактивных атомов. Из экспериментальных результатов установлено, что в интервале энергией падающих фотонов Ьу = 0,2 -г 0,4 эВ (Х=6,2 * 3,1 мкм) значение фототока очень слабо увеличивается, а при энергиях падающих фотонов ¡IV > 0,4 эВ начинается уменьшение значения фототока, т.е. имеет место начало инфракрасного (ИК) гашения фотопроводимости (ФП). Следует отметить, что в узком интервале энергии падающих фотонов Ьу=0,4 * 0,47 эВ ( ДЪу=0.07 эВ) фототок уменьшается до минимума, кратность гашения Р при этом ((¡)=1ф/1ф+шс ; 1ф - значение фонового фототока без ИК подсветки, 1ф+ик - значение фототока при одновременном освещении образца фоновым и ИК светом) в области максимального гашения достигает 5гб порядков. Дальнейшее увеличение энергии падаюших квантов приводит к ослаблению ИК гашения ФП, а при энергии Ьу=0.62 эВ первоначальное значение фонового фототока восстанавливается. Исследования спектральной зависимости от концентрации электроактивных примесных атомов марганца показали, что с ростом концентрации электроактивных примесных атомов марганца начало ИК гашения не меняется, но кратность гашения увеличивается, а значения энергии падающих фотонов Ьу, при которых наблюдается максимум гашения сильно смещается в сторону меньших энергии, что приводит к сужению спектральной области гашения ФП.

В разделе 4.2 приведены результаты исследование ТЭН тока в сильно компенсированном кремнии с максимальной концентрацией электроактивных атомов марганца. Результаты исследования зависимости

порога возбуждения Еп автоксл»&ння тока от концентрации электроактивных примесных атомов марганца показали, что с ростом концентрации электроактивных атомов значение порога возбуждения Бп монотонно уменьшается. Установлена четкая зависимость Еп от концентрации электроактивных атомов марганца которая описывается с помощью выражения Еп=Ео(1+а 1п( N/N0)) где Ео пороговая напряженность электрического поля возбуждения автоколебания тока с концентрацией атомов марганца Мо=Ю!4 см3, а - постоянный коэффициент в нашем случае равен а=0.5Ю 2. Определены граничные концентрации электроактивных примесных атомов марганца, при котором можно будет наблюдать автоколебания тока в образцзх 51<В,Мп> и онн находиться в интервале Ыма= 2 ' 1014 +2- 101в см-3.

Результаты исследования спектральной области существования автоколебания тока в образцах ЗКВ,Мп> в зависимости от концентрации электроактивных примесных атомов марганца показали, что с ростом концентрации электроактивных примесных атомов спектральная область существования автоколебания тока существенно расширяется и смещается в сторону низких энергий монохроматического излучения. При максимальной концентрации электроактивных атомов марганца (N^=2' !016 см-3) автоколебания тока возбуждаются с Ьу =0.62 эВ, а с концентрацией N^=2- 10м см3 для возбуждения автоколебания необходимо освещать образцы 5КВ,Мп> с энергиями фотона Ьу > Е?.

Результаты исследования влияния интенсивности монохроматического излучения на условия возбуждения автоколебания тока при различных концентрациях электроактивных атомов марганца показали, что с ростом концентрации электроактивных атомов марганца, существенно расширяется область существования автоколебания тока.

При этом порога возбуждения автоколебания тока смешается в сторону низкой интенсивности. Так же нами показано, что с ростом концентрации электроактивных атомов марганца, амплитуда автоколебания увеличивается.

В пятой главе описаны возможности использования сильно компенсированного кремния легированного марганцем в полупроводниковой электронике.

В разделе 5.1 описаны возможности управления концентрацией электроактивных атомов марганца в кремнии, управляя концентрацией исходного бора и условиями диффузии. Определены оптимальные технологические и термодинамические условия легирования марганца в кремнии. Показано, что управляя концентрацией бора и условиями диффузии, можно управлять концентрацией электроактивных примесных атомов марганца в интервале N ш = Ю14 ч- 2 -1016 см 3. Это в свою очередь дает возможность управлять не только электрофизическими, но и фотоэлектрическими свойствами материала.

Раздел 5.2 посвящен определению температурной области легирования марганца для получения сильно компенсированного кремния с заданными электрофизическими параметрами. Результаты исследования показали, что температурная область легирования примесей марганца и кремнии состоит из двух участков: первый участок находится в интервале температур диффузии Т= 1 ООО -г 1160 °С, а второй участок - в шггервалг Т= 1170 -г 1325 °С. Компенсированные образцы 5';<В,Мп> с необходимыми электрофизическими параметрами можно получить на обоих участках. Но их электрофизические и фотоэлектрические свойства существенно отличаются, хотя имеют одинаковое удельное сопротивлений и тип проводимости. Разработанная технология позволяет получпь.

материалы с необходимыми параметрами и свойствами для дальнейшего использования их в электронной промышленности.

Разделе 5.3 посвящен созданию инфракрасного фотоприемника, работающего при наличии фонового освещения. Из экспериментальных результатов установлено, что предлагаемый фотоприемник может работать в интервале температур Т=77-И?.0 К при приложенной напряженности электрического поля Е= 104-50 В/см. Рабочий диапазон фотоприемника составляет для интегральной освещенности 1=1(И-5 Лк, а для монохроматического излучения Ь, = Ю-9 -г !05 Вт/см2с. Эти фотоприемники могут регистрировать достаточно низхую интенсивность инфракрасного излучения при наличии фонового света.

Разделе 5.4 посвяшен созданию твердотельных генераторов на основе компенсированного кремния. Предложенные нами твердотельные генераторы на основе образцов ЗКВ,Мп>, отличаются от существующих большой амплитудой 1=0.8 А, широким интервалом частот у=10-10-3 Гц, большим набором форм и легкостью управления. Такие генераторы легко настраиваются на необходимую частоту и форму автоколебания и для них нет необходимости допольнительно создавать электрические схемы обратной связи для поддерживания автоколебания и усилительные блоки для усиления выходного сигнала.

Основные результаты.

1. Разработана воспроизводимая технология получения компенсированных образцов 5КВ,Мп> р - и п - типа проводимости с удельным сопротивлением р=102чЮ5 Ом см, определены оптимальные технологические и термодинамические условия легирования позволяющие управлять концентрацией электроактивных атомов марганца в кремнии.

2. Впервые были получены компенсированные образцы 81<В,Мп> с максимальной концентрацией электроакпюных атомов.

3. Показано, что концентрация электроактивных примесных атомов . марганца в кремнии зависит от концентрации исходного бора и с ростом концентрации бора, концентрация элекгроактивных атомов марганца растет. В образцах с концентрацией бора Ив £ 2-1016 см-3, все растворенные атомы марганца становятся электроактивными. Объяснены различия между растворимостью и концентрацией электроактивных атомов марганца в кремнии.

5. Впервые показано, что зависимость подвижности носителей тока в компенсированных образцах 81<В,Мп> от температуры имеет аномальный характер, имеющий критические значения при температурах Ттш и Ттад. Установлены закономерности изменения Тит и Ттш, удельного сопротивления и интенсивности освешения.

8. Установлены закономерности изменения магаитосопротивления ЗКВ,Мп> от удельного сопротивления, концентрации элекгроактивных примесных атомов марганца и интенсивности освещения фоновым светом. Показано, что управляя интенсивностью освещения образцов, с различными концентрацией электроакгивных атомов и значениями удельного сопротивления можно нетольхо изменять величину, но и тип магаитосопротивления.

9. Исследованы закономерности изменения ИК гашения ФП в образцах $КВ,Мп> в зависимости от концентрации элекгроактивных атомов марганца ( при постаянной степени компенсации к ). Показано, что с ростом концентрации элекгроактивных атомов марганца в кремнии не только увеличевается кратность гашения, но и смешается значение энергии фотонов, соответствующие максимуму гашения.

11. Впервые исследован £втоколебзк:?я тока типа ТЭК в сильно компенсированных образцах 81<В,Мп> с максимальными концентрациями электроактивных атомов марганца. Показано, что с ростом концентрации ■ электроактивных атомов марганца порого возбуждения автоколебания тока существенно смещается в сторону меньших значений.

12. Определены температурной и спектральной область! существования автоколебаний гака от концентрации электроактивных атомов марганца. Показано, с ростом концентрации электроактивных атомов марганца область существования автоколебаний тока смешается в сторону меньших значений темератур и энергии падающих квантов.

13. Предложен механизм исследованных физических явлении с учетом состояния примесных атомов в рещетке в условиях сильной компенсации.

14. Впервые разработана воспроизводимая технология управления концентрацией электроактивных примесных атомов марганца в кремнии, и определена температурная область легирования примесей.

15. Показаны возможности использования сильно компенсированных образцов 5[<В,Мп> для создания твердотельных генераторов и многофункциональных датчиков физических величин в функциональной электроники.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных работах:

1. М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зикриллаев, X. Азимходжаев, А.Б. Саъдуллаев, Э. Арзикулов. Управление условиями возбуждения и параметрами автоколебаний тока в компенсированном кремнии, легированном марганцем. - Физика и техника полупроводников. 2000, т34, в.2, с. 177-179.

2. I'vi.K. Бахйяирханов, Н.Ф. Зикриллаев, А. Хамидои, A.b. Саьцуллаеь Л К фотоприемшпс работающий при наличии фонового освсшсния. -Дсетады АН. РУз., 1999, № 6, с. 26-27

Г». -Л.К. Bakhadirhanov, N.F. Zikrillaev, K.S. Ayupov, A.B. Saduüaev ЛпотаПу deep infrared quenching of photoconductivity in strongly compensated. Pakistan, 5 th International simposium on "Advanced Materials". 25.09.1997, p. 53.

4. Н.Ф. Зикриллаев, А .Б. Саъдуллаев Принципиально новые датчики физических величин. Таш.ГУ, Сборник трудов международной конференции "Прикладные проблемы физики полупроводников", г. Ташкент, 15.09.1999, с. 18-19.

5. Н.Ф. Зикриллаев, А.Б. Саъдуллаев. О концентрации электроактвных примесных атомов с глубокими уровнями в, кремнии. Таш.ГУ, Сборник трудов межденародной конференции "Прикладные проблемы физики полупроводников", г. Ташкент, 15.09.1999, с. 49-50.

6. М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зикриллаев, А.Б. Саъдуллаев. Энергетический спектр примесей с щубокими уровнями в полупроводниках. Сборник трудов международной конференции "Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов" г. Ташкент, 26.04.1997, с.26-27.

7. М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зикриллаев, А.Б. Саъдуллаев. Особенности температурной гашение фотопроводимости в сильно компенсированном полупроводники. Бух.ГУ, Тезисы докладов международной конференции "Проблемы теоретической физики и физики твердого тела". 24.04.1998, с. 136.

8. MiC. Бахадирханов, Н.Ф. Зикриллаев, А.Б. Саъдуллаев. Электронная срукхура дефектов с глубокими уровнями в полупроводниках.

Ургенчский ГУ, Тезисы д.аакдоз 1-ой национальной конф^нг-п: Т'гст кристаллов". 3.10.1997, с. б.

9. М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зикрнллаев, А.Б. Саъдуллаев, К.С. Аюпоз. Инжекционные колебания в полупроводниках. БухХУ, Тезисы докладов международной конференции "Проблемы теоритическон физики и физики твердого тела" 24.04.1998, с. 137.

10.М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зикрнллаев, А.Б. Саъдуллаев. Фотоприемник для регистрации низких интенсивностей инфракрасного (ПК) излучения пои ¡«аличпи фонового освещения. Таш.ГУ, Сборник трудов международной конференции "Прикладные проблемы физики полупроводников", г. Ташкент, 15.09.1999, с. 4-5.

11. М.К. Бахадирханов, Н.Ф. Зшсриллаев, А.Б. Саъдуллаез. Энергетические спектры примесей глубоких уровней кремния в условиях сильной компенсации. Сборник трудов международной конференции "Центры с глубокими уровнями в полупроводниках и полупроводниковых структурах" г.Ульяновск, 29.06.1997 г.

12. Н.Ф. Зикрнллаев, БЗ. Эгамбердиев, А.Б. Саъдуллаев. Функциональные датчики на основе сильно компенсированного кремния. Таш.ГТУ, Материалы международной научной конференции посвященной 1200 - летню Ахмада ибн Мухаммада ал-Фергани. г.Ташкент, 28.09Л998, с.156-157.

13. Н.Ф. Зикршшаев, А.Б. Саъдуллаев. Кинетика инфракрасного (ИК) гашения фотопроводимости в сильно компенсированном кремнии легированном марганцем. ТашХТУ, Материалы международной научной конференции посвященной 1200 - летию Ахмада ибн Мухаммада ал-Фергани. г. Ташкент, 28.09.1998, с. 157-158.

Mtpiaaец ¿томларн электр фаол концетрациясинн jira компенсация-ланган кремннйшшг галваномагант ва фотоэлектрик хусусиятларига таъсири.

Саъдуллаев А.Б.

Кискдча мазмуни

Диссертация ута компекеащылаяган кремнийннкг пищаномагшп ва фото-элехтрвк хусусиятларига электр фаол марганец атомлари конценграцияен таъсиршш урганшпга багишланган.

Бошлангеч намуналардагя бор ИВ" элемента атомлари концентрациясини, диффузия хароратини бошхдриб, марганец электр фаод киришма атомлари ко:п; ^ дисинп бошкарнш технологяясн яратнлдн. Олннган Si<B,Mn> иамуналаридаги ток ташувчнлар харакатчашшгани хароратга богликдиги конуниятн одднй ярим утказгичлардан кескин фарк КВДиб, ток ташувчшир харакатчанлвгинивг максимал хамда минимал кийматнга мое келувчи Тшм ва Tmm хдрорапс мавжуд б^либ, ушшг кнйматларини намунадаркинг согашпирма каршвлиш, ёритнлгаялшши узгартвриш брдамида бошхдриш мумкннлиги курсатклган.

Биринчи мгротаба ута компешяцкялаЕтан кремний наиуналарнда манфий магнит кдршилик ходисаси мавжудлига. кузатилди ва уни намуналарнинг солиштнрма хдршЕЛигига хамда ёритняганликка бошевдрго акихдандн.

Компенсацияланган кремнийнинг фотосезгирлиги, инфракизил нурлар таь-сирида фоюток сунишянинг тугаш чегарасн ва чукурлше даражаси намуналарни солнштирма к^ршюшгп *амда марганец алрктр фаол атомлари концентрациясига боппоугаги аникдандн,

Si<B, Мп> намукаларида автотебранишлар пайдо булиш шартн, параметр-ларшш марганец электр фаол атомлари концекграциясига богликлкге к,онуншгги ашклаиди ва уларни бошкаршп иикониятлари курсатилди.

Кузатилган ходисалар асосида сезгирлиги жуда катга булган, доимий интеграл ёрупгак таъсирида иифраквзнл нурлар ¡ш кдйд кщувчи ва автотебрааишлар асосида парамстрлари осон бошхараладнган инфрапаст частотали кдтгик. жисм генераторлари лаборатория шароатида яратнлди.

Effect of electric active censentratien of manganese atoms upon over-neutralized silicon's galvano-tnagnetic and photovoltaic properties.

Sadultaev A.B Resume

The dissertation is devoted to the study of over-neutralized silicon's galvano-tnagnetic and photovoltaic properties and effect of electric active maganese atoms consentration upon them.

In the primaly examples having controled boron (B) atoms consentration and diffusion temperature the control technology of electric active consentration of incoming manganese atoms has been created.

There is a great difference of temperature connection law between simple semoconducton and current carriers mobility in taken examples Si<B, Mn>, where there are Tan and Tmm relating to the max and min values of current carriers raobi!ity,and it has been shown the possibility of controlling by changing the values of examples comparative resistance and light exposure.

The phenomenon of negative magnetic resistance in over-neutralized silicon examples has been watched for the fiist time, and its connection with comparative resistance and light exposure of examples has been found out.

The photo sensitivity of neutralized silicon, connection of comparative resistance of examples and manganese atoms electric active consentration with damping limit of photocurrent and depth degree under the effect of infrared rays have been found out. The creation condition of ring oscillation in the examples Si<B,Mn>, and the law of connection of parameters to the electric active consentration of manganese atoms have been revealed, and opportunities of their control have been shown.

On the basis of watched phenomena the sotid bodies generators of infralow frequency have been created under the laboratoty condition, these generators are of very high sensitivity and effected by constant integral light exposure, and their parameters are vexy easy controled.

Подписано к печати 8.06.2000 г.Формат бумаги 60x84 1/16.

Объём 1,5 пл. Тираж 100. Заказ №445 Отпечатано к типограф"" Т*у"ТТУ гТ?и*«!Т, уп.Талябадар, 54