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

Нейтрон билан нурлантирилган кремнийнинг заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини В-атомлари концентрациясига боғлиқлигини ўрганиш.
Кремний замонавий ярим ўтказгичли электрониканинг асосий материали ҳисобланади. Ярим ўтказгичли асбоблар технологияси асосан нуқсонларни ҳосил қилиш ва уларни камайтириш жараёнларини бошқаришга асосланган. Нейтрон билан легирланган монокристал кремнийни (НЛК) ишлаб чиқаришдаги технологик тажрибалардан бири юқори температураларда термик ишлов бериш ҳисобланади. Турли муаллифлар томонидан НЛК ларга термик ишлов бериш пайтида электрофизик параметрларнинг ўзгариши бўйича олинган натижалар, айниқса заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини ҳар доим ҳам бир-бирига мос эмаслиги қуйидаги ишларда [67; С 34-39, 68; С 317-320] кўрилган. Бунинг сабаблари нейтрон билан легирланган кремнийга термик ишлов беришнинг шароитлари ва тартиби турличалигидир. Ушбу ишда электрофизик параметрларни ва заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини ностационар фотоўтказувчанликни ўлчаш усули ёрдамида нейтрон билан легирланган кремнийларнинг рекомбинациявий хоссаларига юқори ҳароратли ишлов беришнинг Бор концентрациясига боғлиқлиги кўриб чиқилган [69; С 209-212, 70; С 810-816, 71; С 61-64, 75;132-135].
Бу масалани ечиш учун солиштирма қаршилиги 1  100 Омсм бўлган р-типлик кремнийдан фойдаланилди. Кремнийни фосфор Р киришмаси билан легирлаш ядро реакцияси йўли билан амалга оширилди, яъни ³⁰Si (n,) нурланишда келтирилган реакция.
³¹Si  ³¹P +^
Бунда ВВР-СМ атом реакторида термик нейтрон нурланиш зичлиги F110¹⁴ см^-2 ни ташкил этди [73; С 59-62].
Бунга киритилган фосфор концентрациясини N_P =1,710^-4 F га тенг бу қийматни формула орқали топиш мумкин. F = I∙t - секин нейтронларни интеграл оқими (см^-2), I- секин нейтронларнинг оқим зичлиги (см^-2 с^-1), t –нурлантириш вақти (с).
Радиациявий нуқсонларларнинг (РН) диффузияси температураси 1270 К бўлган печда 30 мин давом этади. Сўнгра 5÷10 град /мин тезлик билан секин совитилди. Асосий заряд ташувчилар ҳаракатчанлигининг номинал қийматини аниқлаш учун 1270 К температурада изотермик қиздириш амалга оширилди. p-Si ва p-Si контактлари Sn+In қотишмасининг (50% + 50%) 400 К ҳароратда пайвандлаш билан амалга оширилди. Легирланган кремнийнинг электрофизик ва рекомбинациявий параметрлари 2.1-жадвалда келтириб ўтилган.
Нейтронлари конпенсацияланган р типли кремнийни асосий заряд ташувчиларнинг харакатчанлиги бор атомининг бошланғич конпенсациясига боғлиқ, яъни 1270 К ҳароратда қиздирилганда радиактив нуқсонлар тўлиқ йўқ бўлиб кетмайди. Намунадаги заряд ташувчиларнинг яшаш вақти бор конпенсациясига боғлиқ эмас. Изотермик ишлов берилганда заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини нейтронларнинг турли флуенслардаги ўзгаришлари 2.4 расмда кўрсатилган.
Бундан кўринадики, заряд ташувчиларнинг ҳаракатчанлиги (μ) изотермик қиздириш вақти ортиши билан ортади ва донор марказлар концентрацияси кўпаяди, μ нинг номинал қиймати қиздириш вақтига қараб камайиши ёки кўпайиши мумкин. Демак, шуни айтиш мумкинки, заряд ташувчилар концентрациясининг ҳақиқий қийматини олиш учун 1270 К ҳарорат ва 30 мин вақт етарли. Намунанинг электрофизик параметрларига таркибий нуқсонларларнинг таъсирини камайтириш учун эса қиздириш вақтини ошириш керак. Компенсацияланган материалда турли заряд ташувчилар рекомбинация кинетикаси турлича юз беради: р-Si да ₂ 98 с, р-Si да ₂5 с. Компенсацияланган ва олдиндан легирланган кремнийнинг релаксация ўтказувчанлиги бир жинслилик даражаси билан тушунтирилади.
2.2-жадвал