Нейтрон билан нурлантирилган кремнийнинг заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини в-атомлари концентрациясига боғлиқлигини ўрганиш

Олдиндан нейтрон билан легирланган кремнийнинг электрофизик параметрларини боғлиқлик жадвали келтирилган. (Т

bet	2/4
Sana	12.02.2023
Hajmi	0.51 Mb.
	#1190815

1 2 3 4

Bog'liq
Ихтиёрга

Олдиндан нейтрон билан легирланган кремнийнинг электрофизик параметрларини боғлиқлик жадвали келтирилган. (Т=1270 К, t=30 мин)

№№

Бошлангич намуна

Нейтрон билан легирланган кремнийни (НЛК)

Иссиқ нейтрон билан нурлантириш вақти, t , с

, Ом∙см

p-n, см^-3

, см²/В∙с

, с

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

КДБ-1

КДБ-10

КДБ-100

2,8. 10³
2,6. 10³
4.10³
3,7.10³
3,6.10³
3,6.10³
5.10⁴
2,4. 10³
2. 10³
2,2.10³

1,3.10¹³
1.2.10¹³
2,2.10¹²
6,1.10¹²
6,34.10¹²
6,94.10¹²
1,25.10¹¹
7,9.10¹²
9,7.10¹²
8,74.10¹²

170
200
700
282
274
250
1000
330
320
325

6.10^-7
8.10^-7
9.10^-7
3.10^-6
2.10^-6
1,5.10^-6
1.10^-6
6.10^-6
7.10^-6
5.10^-6

10⁶

10⁵

10⁴

2.2-Жадвалдаги натижаларга кўра 1 МГц частотагача ишлайдиган катта қаршиликка эга бўлган термостабил НЛК материалдан тайёрланган яримўтказгичли асбоблар олиш мумкинлигини кўрсатади.

Хулоса.
р-Si компенсацияланган ва олдиндан легирланган р-Si да релаксация жараёни турлича юз бериши аниқланди, уни намуналардаги ҳаракатчанлик бўйича микро биржинслимаслик билан тушунтирилди.

НЛК заряд ташувчиларнинг яшаш вақти термостабиллашиш вақти борнинг бошланғич концентрациясига боғлиқлиги аниқланди, борни бошланғич концентрацияси қанча катта бўлса қиздириш давомийлиги ҳам шунча катталашиши аниқланди.
Олинган юқори қаршиликли нейтрон билан легирланган кремний материалини микроэлектроникада 1 МГц гача частота оралиғида ишлатиш мумкинлиги кўрсатилди.

Мис ва иридий киришма атомларини кремнийнинг рекомбинациявий хоссаларига таъсири.
Тайёр II-тип n−Si
намуналарида 1150 ^оС ҳароратли термодиффузиядан сўнг DLTS спектрларида иккита максимум кузатилади (3.1- (а) расм). Е₁=Е_с–(0,150,02) эВ (σ_n=5 10⁻¹⁴ см²) ва Е₂=Е_с–(0,22 0,02) эВ (σ_n=6 10⁻¹⁵ см²), n−Si
II-тип намуналарида 1200 ^оС ҳароратли термодиффузиядан сўнг учта максимум кузатилади Е₁=Ес-(0,170,02); Е₂=Ес-(0,33 0,02); Е₃=Ес-(0,540,02) (3.1-(б) расм). Шуни таъкидлаш керакки, аниқланган энергетик сатҳлар концентрацияси 510¹³ см⁻³дан катта бўлмайди, аммо унинг қиймати диффузия ҳарорати ва диффузиядан сўнг совитиш тезлигига боғлиқ бўлади. n−Si
I-тип намуналарида сатҳлар концентрацияси II-тип намуналаридан 5-10 марта кичик бўлади. Кўрсатилган энергетик сатҳлар олинган назорат намуналарда аниқланмаган. Бу шуни билдирадики, бундай марказларнинг ҳосил бўлиши масалан, мис ва иридийнинг назоратсиз аралашмалари ҳамда иридий вокансияларига боғлиқ бўлиши мумкин. Мис ва иридий билан легирланган оддий кремний намуналарга нисбатан нейтрон билан легирланган намуналарда мис ва иридий киришмаларининг концентрацияси кўпроқ бўлиши кузатилди.

б)
3-расм Намуналарнинг DLTS спектрлари а) n-Si
, 1- II тип Е₁ = Е_с –(0,15 0,02) эВ; Е₂ = Е_с –(0,22 0,02) эВ; 2- I тип Е₁ = Ес – (0,15 0,02) эВ; (Диффузия ҳарорати ТН_иф.= 1150 ^оС).
б) n−Si
, I- II тип Е₁ = Ес-(0,17  0,02) эВ; Е₂ = Ес-(0,33 0,02) эВ; Е₃ = Ес-(0,54 0,02) эВ; (Диффузия ҳарорати ТН_иф. = 1200 ^оС).

n−Si
I- ва II- тип намуналаридаги асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг яшаш вақтига мис ва иридий концентрациясининг таъсири ҳам ўрганилди. Олинган натижалар 3.1-жадвалда келтирилган. Бу натижаларни таҳлили шуни кўрсатадики, асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг яшаш вақти n−Si
да кремнийни олдиндан нейтрон билан легирланган намунасиникидан катта бўлиши, кремнийдаги мис ва иридий концентрацияси ортиши билан заряд ташувчиларнинг яшаш вақти бир оз ортиши кузатилди.
3.1-жадвал
Кремнийнинг олдиндан нейтрон билан легирланган ва мис ҳамда иридий билан легирланган намуналарини тез ва секин совитилишдаги (I ва II тип) асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини температурага боғлиқлик жадвали.

Намуна тури

ТН, С

1050

1100

1150

I
τ, (сек)

II
τ, (сек)

I
τ, (сек)

II
τ, (сек)

I
τ, (сек)

II
τ, (сек)

n−Si
,Р>
(ρ_и = 3 Ω см)

1 · 10⁻⁷

1,4 ·10⁻⁷

1 · 10⁻⁷

1,4 ·10⁻⁷

1,2 ·10⁻⁷

1,3 ·10⁻⁷

n−Si
(ρ_и = 3 Ω см)

3 · 10⁻⁶

3,7 ·10⁻⁶

4 · 10⁻⁶

5 · 10⁻⁶

5,6 ·10⁻⁶

6 · 10⁻⁶

n−Si
(ρ_и = 3 Ω см)

2,3 ·10⁻⁵

3,5 ·10⁻⁵

4,2 ·10⁻⁵

5,8 ·10⁻⁵

6,6 ·10⁻⁵

8,8 ·10⁻⁵

Агар кремнийда рекомбинация марказлари концентрацияси ёпишқоқ сатҳларни концентрациясидан кичик бўлса, асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг яшаш вақти ортади ва унинг қийматлари ёпишқоқ сатҳлар концентрацияси билан аниқланади. Легирланган намуналарда олдиндан нейтрон билан легирланган намуналаридан кўра асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини катта бўлиши мис билан легирланган кремнийда нуқтавий нуқсонлар, яьни [Cu–O] типли нуқсонлар пайдо бўлиши натижасида Е₁ сатҳнинг ҳосил бўлишига боғлиқ бўлади, улар эса ўз навбатида заряд ташувчилар учун ёпишқоқ сатҳлар бўлиб хизмат қилиши аниқланди.
Бундан ташқари кремнийни мис аралашмаси билан легирлаш жараёнида А-типли кислородли рекомбинация марказлари концентрациясини камайтирувчи [Si–O] сиқилишлар вужудга келди. Шуни таъкидлаш лозимки, совутиш жараёнида кристалл панжарани мис атоми жойлашган жойида кучсиз боғланиш энергияси туфайли Cu атомларининг Cu_s–Cu_i жуфтни ҳосил қилиш эҳтимоли жуда кичик бўлганлиги учун [V–Cu] мажмуаларининг максимал кузатилган концентрациялари 5·10¹³ см^–3 дан ошмади.
Маълумки, аралашма атомлари ва уларнинг кластерларидаги ҳолатларини аниқловчи тажриба натижалари, легирланган намуналарни электрофизик ва рекомбинациявий хоссаларини кузатишга имкон беради. Кремний кристалли структурасидаги нуқсонларни ўзаро таъсир механизмларини ишлаб чиқиш, берилган хоссага эга бўлган кремнийни олиш учун оптимал технологик шароит яратиш, яримўтказгичлар ва улардан тайёрланган асбоблар параметрларининг термик барқарорлигини таъминлаш учун хизмат қилади.
Легирланган кремнийнинг ядро реакциялари (p-Si), мис (p-Si) киришмани киритиш орқали юқори қаршиликли, радиация ва температурага чидамли намуналар олиш ҳамда улар асосида тайёрланган резисторлар қаршилигини бошқариш усулини ишлаб чиқиш. Кремнийнинг 1050 ^оС температурада диффузия қилинган нанунасининг электрофизик параматрлари олинган, натижаси 4.1-жадвалда келтириб ўтилган. Жадвалдан кўриниб турибдики радиациявий нурлантирилган p-Si< B,P,Ir > ва p-Si намуналарда эса оддий намунага нисбатан иридийда киришмаси билан бойитилган кремнийда ҳаракатчанлиги 1.2 марта камайди. Мис киришмаси киритилган кремний намунада эса ҳаракатчанлиги 1.4 баробар камайганлиги кузатилди.
4.1-жадвал
Кремний намунасини электрофизик параметрлари олинган натижалар келтирилган.

№

Намуналар

Солиштирма қаршилик,
ρ (Ом∙см)

Заряд ташувчининг концентрацияси, N (см^-3)

Ҳаракатчанлиги,
μ (см²/В∙с)

Потенциал тўсиқнинг баландлиги энергияси,
Δ (мэВ)

1

p-Si

9.8

1.9∙10¹⁵

345

5

2

p-Si

9.1

2.3∙10¹⁵

330

23

3

p-Si

1800

1.3∙10¹⁵

280

30

4

p-i

1500

1.5∙10¹⁵

215

115.7

Яъни p_мах - ва p_мин - соҳаларда компенсация даражасининг фарқи туфайли нурланиш бу соҳалар орасидаги потенциал тўсиқ (Δ_о →Δ) нинг ортишига олиб келади, бир нечта энергетик сатҳлар хосил бўлади, яъни Е₁=E_V+0.28 эВ, Е₂=E_V+0.35 эВ ва Е₄=E_V+0.4 эВ (4.2 - а ва б расм) ва намуна ўтказувчанлик бўйича биржинсли бўлмаган ҳолатга келади.

Кремнийнинг 1150 ^оС температурада диффузия қилингандан сўнг потенциал тўсиқ p-Si, p-Si намуналарида деярли ўзгармаганлиги кузатилди. Олдиндан нейтрон билан нурлантирилган p-Si ва p-Si намуналарда эса оддий намунага нисбатан иридийда киришмаси билан бойитилган кремнийда потенциал тўсиқ 3 мартагача ортди. Мис киришмаси критилган кремний намунада эса 2.5 баробар кўтарилиши кузатилди. Ҳаракатчанлик эса сезиларлик даражада камайиши кўрилди. Тез нейтронлар билан нурлантирилгандан сўнг потенциал тўсиқ p-Si, p-Si намуналарида деярли ўзгармаганлиги кузатилди. Радиациявий нурлантирилган p-Si< B,P,Ir > ва p-Si намуналарда эса оддий намунага нисбатан иридийда киришмаси билан бойитилган кремнийда потенциал тўсиқ 4-5 мартагача ортди. Мис киришмаси критилган кремний намунада эса 2 баробар кўтарилиши кузатилди. Ҳаракатчанлик эса сезиларлик даражада камайиши кўрилди. Кремнийнинг бу параматрлари 4.2-жадвалда келтириб ўтилган.
4.2-жадвал.
Кремнийнинг легирлашдан олдинги ва кейинги параметрлари келтириб ўтилган.

№

Параметрлари

p-Si

p-Si

p-Si< B,P,Ir >

p-Si

1150 ^oC температурада диффузия қилингандан сўнг

1

ρ (Ω∙см)

10.1

10.1

15.8

13.2

2

N (см^-3)

1.21∙10¹⁵

1.23∙10¹⁵

1.31∙10¹⁶

1.34∙10¹⁶

3

μ (см²/В∙с)

355

365

280

310

4

Δ (мэВ) юқори Потенциал тўсиқ

4.5

4.15

14

10

10⁹ см^-2 флюенсига тез нейтронлар билан нурлантиришдан сўнг

1

ρ (Ω∙см)

5.1

14.8

35.4

20.72

2

N (см^-3)

8.1∙10¹⁴

1.2∙10¹⁵

6.8∙10¹⁵

1∙10¹⁵

3

μ (см²/В∙с)

345

352

260

301

4

Δ (мэВ) юқори Потенциал тўсиқ

6.75

4.5

30

9.4

Download 0.51 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:

1 2 3 4