Oxygen in Silicon Single Crystals
Download 1.39 Mb.
|
Oxygen in Silicon Single Crystals ццц
82 Генерация ТД-I происходит по сложной кинетике. Рассматривались переходы 1s-1p; 1s-2p±; 1s-3p+ для (ТД-I)0 и (ТД-!)+ состояний. Энергии переходов для (ТД-I)0 лежат в пределах 53.0-69.3 мэВ [110] и 52.969.1 мэВ [83]. Для состояния (ТД-!)+ - в интервале 127.9-156.3 мэВ [110] и 118-156.3 мэВ [83]. Предполагалось [83] на основании результатов по ИК- спектроскопии, что ТД-I типа А, В, С и D включают 2, 3, 4, 5 атомов межузельного кислорода [О/] соответственно. Двойной донор приписывался (Si-O), молекуле, которая может образовывать донорные комплексы сначала с межузельным кислородом, а затем с гораздо большими нейтральными Si-О комплексами. Суезава и Сумино [134], изучая процессы формирования ТД-I в зависимости от содержания межузельного кислорода [О,] в исходных кристаллах Si, а также от продолжительности отжига, обнаружили (также по ИК-спектроскопии) в составе ТД-I 6 типов электрически активных центров. Основные характеристики разных типов ТД-I [134] приведены ниже: Тип ТД-I 1 2 3 4 5 6 Предполагаемое число атомов кис- 3 4 5 6 7 8 лорода, входящих в состав центров, шт Энергия ионизации электрически ней- 69.8 68.9 67.3 65.0 62.6 60.4 трального состояния, мэВ Причем, концентрация каждого из шести видов ТД-I зависит как от содержания [О,] в исходных кристаллах Si, так и от продолжительности отжига (что отмечалось также и в [83, 126]). Какой тип ТД-I будет превалировать при отжиге, определяется критическим радиусом Si-On комплекса. Последний же, в свою очередь, зависит от степени пересыщения твердого раствора кислорода в Si. А это значит, что выбором температуры отжига либо содержанием [О,] можно (изменяя степень пересыщения) управлять относительной концентрацией термодонорных образований разных типов, что и подтверждено экспериментально в [126]. Обработка ИК-спектров типа представленных на рис. 31 позволяет количественно описать кинетику образования каждого из видов ТД-I и затем представить интегральную (усредненную) кинетику для всей совокупности ТД-I (рис. 32) [134]. Существование многих разновидностей двойных ТД-I (в [134] их обнаружили 6 типов, в [110] и [83] - по 9) и сложной кинетики образования каждого из них указывает на то, что полное и достоверное описание кинетики образования ТД-I - сложная задача, как экспериментальная, так и теоретическая. Кроме этого, при описании кинетики образования ТД-I необходим учет влияния на этот процесс ряда реальных факторов, таких как термоистория кристаллов, неоднородное распределение кислорода, а также присутствие в них малых электрически неактивных кислородных кластеров. 83 Рис. 31. Спектры оптического поглощения в кри- сталлах 1, 2 и 3 ([О/] = 5.65-1017; 6.39-1017 и 7.85-1017 см-3 соответственно) после отжига при 471.3°С в течение 2.5 ч (d = 1.709; 1.792; 1.640 мм соответственно) [134] Задача количественного описания кинетики образования ТД-I с учетом от- меченных выше факторов решалась в [133]. В [133] отмечалось, что ввиду большого разнообразия ТД-I, обнару- женных в ИК-исследованиях [83, 110, 134, 135], стало ясно, что кинетическая модель Кайзера и др. [75] не является удовлетворительной. Так, чтобы объяс- нить абсолютную величину генерируе- мых ТД-I в рамках модели Кайзера и др., необходимо допустить, что коэффициент диффузии кислорода на несколько по- рядков больше, чем наблюдается на эксперименте. Чтобы преодолеть пос- леднее затруднение, модель должна включать наличие в Si подвижных кислородных кластеров. В частности, была предложена молекула О2, обладающая значительной подвижностью [76] при температурах отжига в интервале 350-550°С. Предлагаемая же в [133] кинетическая модель ТД-I основывается на следующих предположениях: подвижными частицами являются только атомы [О/]. Их диффузия описывается "эффективным коэффициентом диффузии" Оэфф или эквивалентной эффективной частотой прыжков Мэфф; кластеры On, содержащие n атомов кислорода, образуются последовательной реакцией атома кислорода с Оп-1 с определенной энергией связи Bn; О*п определен как кластер, содержащий п атомов кислорода и электрически активный атом кремния, предполагается, что для п > N все О*п электрически активны; это предположение является Download 1.39 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|