Ўзбекистон миллий университети қошидаги яримўтказгичлар физикаси ва микроэлектроника илмий-тадқИҚот институти ҳузуридаги илмий

 
а) после диффузии Т=1200 °С, б) после термоотжига Т=800 °С 
Рис. 1. Кластеры примесных атомов никеля в кремнии 
Таким образом, наблюдается очень интересное и новое явление – 
миграция кластеров, позволяющее управлять их состоянием в КР кремния. 
Был рассчитан коэффициент миграции кластеров, с учетом их плотности 
(S~10
6
см
2
) и расстояния между собой. Коэффициент миграции кластера при 
температуре T=800 °C составляет D≈1,2·10
-8
÷10
-9
см
2
/c; это означает, что 
КПАН диффундируют с аномально большим коэффициентом миграции. 

---

 
Рис. 2. Подрешетка кластеров примесных атомов никеля в кристаллической 
решетке кремния 
 
Согласно предложенной структуре, кластеры были промоделированы в 
программах Avagadro и Chem 3 Dvisualiser, где исследовалась 3D структура 
кластера, образующегося в подрешетке КР кремния. При этом на основе 
расчета были определены расстояния между междоузельными атомами 
внутри кластера (R
O-Ni
)~4Å, (R
O-O
)~4,56Å, (R
Ni-Ni
)~4,56Å, (R
Si-Si
)~2,34Å,
(R
Ni-Si
)~5Å. Данная модель кластеров не только достаточно хорошо 
согласуется с полученными результатами, но и объясняет миграцию КПАН в 
кремнии.
а)
б)
Рис. 3. а) распределение кластеров никеля по поверхности, б) состав кластеров 
примесных атомов никеля определенный с использованием метода 
энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии EDS 
 
Чтобы убедиться в том, что наблюдаемые кластеры являются КПАН, их 
состав был исследован нами с использованием метода энергодисперсионной 
рентгеновской спектроскопии EDS. Было установлено, что кластеры состоят 
из атомов кремния, никеля и кислорода, а в среднем процентное содержание 
данных элементов составляет: кремний-66%, никель-15%, кислород-19%. На 
основе полученных результатов можно утверждать, что атомы никеля при 
формировании кластеров существенно геттерируют атомы кислорода.

---

Это означает, что кластеры - это область кремния, обогащённая атомами 
никеля и кислорода. 
Выбор серы диктовался тем, что кремний, легированный серой, 
позволяет создать чувствительные фотоприемники для ИК- области. Так как, 
атомы серы в кремнии кроме своих основных донорных энергетических 
уровней (Е
1
=Е
С
-188 эВ и Е
2
=Е
С
-0,48 эВ) могут создать другие энергетические 
уровни, то наличие КПАН в кремнии, легированном серой позволяет 
увеличить фоточувствительность и выявить другие энергетические уровни 
серы в кремнии. Результаты экспериментальных исследований представлены 
в таб.1. Как показали результаты, образцы, одновременно легированные 
никелем и серой, практически имеют такие же параметры как кремний, 
легированный только серой. Это показывает, что наличие атомов Ni 
практически не влияет на состояние атомов серы в кремнии. Исследования 
показали, что в этих образцах имеют место КПАН. Спектральные 
зависимости фотопроводимости образцов Si и Si снимались в 
идентичных условиях. Установлено, что во всех образцах и во всей 
исследуемой области спектра фоточувствительность образцов Si 
существенно больше, чем в образцах Si , это особенно четко выявляется в 
области hν=0,5÷1,1 эВ. Это позволяет предполагать, что геттерирование не 
контролируемых примесей в объеме КР кремния КПАН, обеспечивает не 
только увеличение фоточувствительности образцов Si в области 
спектра собственного поглощения, но и в более длинноволновой области
ИК-освещения λ=2,5÷11 мкм.