Oxygen in Silicon Single Crystals

Download 1.39 Mb.

bet	33/89
Sana	10.04.2023
Hajmi	1.39 Mb.
	#1349265

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 89

Bog'liq
Oxygen in Silicon Single Crystals ццц

Энергетические уровни в запрещенной зоне кремния, связанные с термодонорами-I. Двухзарядность ТД-I. Спектроскопические исследования
Начиная с работ Фуллера и др. [96], обнаруживших появление до- норных центров в кислородсодержащих кристаллах Si при отжигах в интервале 350-550°C и работ Кайзера и др. [75], предложивших первую модель ТД-I в виде SiO₄ комплекса, проведено большое число исследований по установлению природы электрической активности ТД-I. Для понимания электрической активности кислорода важную роль сыграли исследования энергии ионизации "кислородных" уровней в запрещенной зоне Si. Ряд исследователей определили энергию ионизации ТД-I из холловских измерений. Эти результаты представлены в табл. 5, заимствованной из [98]. Они показывают значительный разброс энергий ионизации ТД-I. Большинство авторов обнаружили мелкие доноры с энергией ионизации E-| от 20 до 50 мэВ и глубокие доноры с

100

Авторы	Р> 0м-см	Тип проводимости	TOT, °C	t, мин	Энергия ионизации, мэВ доноров акцепторов
[167]		n	475	X1 ₁0⁰ ₁0^м	33 1 33
[168]		n	470	50 ч	1 40 31 0
[318]	1	p	450	1 00 ч	48.5; 112
[170]	40	n	450	20 ч	20
[171]	7	p	450	21 6 ч	34; 110
[115]	200	p	430	140 мин	160 ± 30	350

Детальное изучение зависимости энергий ионизации ТД-I от продолжительности отжига при 450°С проведено в [98] в бездислокацион- ном материале p-Si с однородным осевым и радиальным распределением кислорода. Использовались две пластины Si с содержанием
[O_i]: 1.1 • 10¹⁸ см^-3 и 8.9 • 10¹⁷ см^-3 соответственно (содержание углерода [C_S] было 4.2 • 10¹⁶ и 7.5 • 10¹⁶ см^-3 соответственно). Концентрация легирующей примеси составляла = 10¹⁴ см^-3.

Рис. 39. Зависимость кон-
центрации электронов от 1/Т
[98] при продолжительности
отжига при 450°С, ч: 1 - 1.1 ;

- 1.6; 3 - 3; 4 - 6; 5 - 144;

- 500; 7 - 1000

1 01

Образец	^отж, ^ч (при 450°C)	n₂, см'³	П2/П1	Е₁, мэВ
1	1.1	1.9 • 10¹³	-	-
	1.6	5.1 • 10¹³	4.9 ± 0.1	61 ± 1
	3	2.9 • 10¹⁴	2.1	59
	6	9.1 • 10¹⁴	2.1	54
2	23	3.5 • 10¹⁵	2.1	49
	46	5 • 10¹⁵	2.1	46
3	1 44	9 • 10¹⁵	2.0 ± 0.2	43
4	500	5.9 • 10¹⁵	2.4 ± 0.3	34
	1 000	7.2 • 10¹⁵	2.4	29
7	0.8	9.9 • 10¹³	2.9 ± 0.1	62±1
	1.2	1.6 • 10¹⁴	2.2	62
	1.8	3.6 • 10¹⁴	2.1	58
	3.2	9.9 • 10¹⁴	2.0	57
	6.2	2.1 • 10¹⁵	2.1	51
9	23	7.3 • 10¹⁵	2.1	45
	46	1.0 • 10¹⁶	2.1	44
5	1 44	2.0 • 10¹⁶	2.3 ± 0.2	36
8	500	5.3 • 10¹⁵	2.3	18

102

На основании этих данных в [98] рассмотрены два возможных механизма, обусловливающих эти два донорных уровня, а именно: двухвалентный донор с концентрацией N; два независимых водородоподобных донора с концентрациями N_A_₁ и N_A_₂. Записав уравнения нейтральности для обоих случаев
n+NA = N + + 2N++ + p - для двухвалентного донора, (87)

n+N_a = NД _ + 2NД_₂ + p - для двух независимых доноров, (88)

и используя статистику для носителей в случае невырожденного электронного газа при условии р << n и E_A < E_F, получили для двухвалентного донора:

n³ + n²

1

—а<²> , ^V v. v

(N'a_ N)

_у(1)

+ —а⁽²⁾ \N'_a_ 2N)= 0,

(89)

где

I^й = N_c exp[ [c ~ E_д) )T],

(90)

Download 1.39 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 89