Вплив дефектів дивакансія-кисень на рекомбінаційні властивості n-Si після опромінення та наступного відпалу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe63.12.1095Ключові слова:
гамма-опромiнення, дефект дивакансiя-кисень, час життя носiїв заряду, кремнiйАнотація
Детально дослiджено змiну рекомбiнацiйних властивостей опромiненого y-квантами 60Со чи 1 МеВ електронами кремнiю n-типу провiдностi з концентрацiєю вiльних електронiв n0 ∼ 10^14–10^16 см^−3, вирощеного методом Чохральського (Cz n-Si), пiсля iзохронного вiдпалу в температурному дiапазонi 180–380 ∘С, в якому вiдбувається утворення та вiдпал комплексiв дивакансiя-кисень (V2О). Виявлено, що час життя нерiвноважних носiїв заряду (т) суттєво зменшується пiсля вiдпалу в дiапазонi ∼180–280 ∘С i цей ефект є сильнiшим у низькоомному n-Si. Показано, що змiна т пiсля вiдпалу в дiапазонi 180–380 ∘С зумовлена дефектом дивакансiйної природи, найiмовiрнiше V2O. Було визначено, аналiзуючи експериментальнi данi за допомогою статистики Шоклi–Рiда–Холла, що утворення V2O характеризується енергiєю активацiї Ea = 1,25±0,05 еВ i частотним фактором с0 = (1±0,5) · 10^9 с^−1, а їх вiдпал – енергiєю активацiї Eaann = 1,54±0,09 еВ i частотним фактором c0ann = (2,1±1,4) · 10^10 с^−1. Також отримано значення поперечного перерiзу захоплення дiрок (qp) одно- i двозарядними акцепторними станами V2O: (5±2) · 10^−13 i (8±4) · 10^−12 см^2 вiдповiдно.
Посилання
S.D. Brotherton, P. Bradley. Defect production and lifetime control in electron and y-irradiated silicon. J. Appl. Phys. 53, 5720 (1982) https://doi.org/10.1063/1.331460
A. Hallen, N. Keskitalo, F. Masszi, V. Nagl. Lifetime in proton irradiated silicon. J. Appl. Phys. 79, 3906 (1996). https://doi.org/10.1063/1.361816
H. Bleichner, P. Jonsson, N. Keskitalo, E. Nordlander. Temperature and injection dependence of the Shockley–Read–Hall lifetime in electron-irradiated p-type silicon, J. Appl. Phys. 79, 9142 (1996). https://doi.org/10.1063/1.362585
M. Kras'ko, A. Kraitchinskii, A. Kolosiuk, V. Voitovych, R. Rudenko, V. Povarchuk. Radiation damage of carrier lifetime and conductivity in Sn and Pb doped n-Si. Solid State Phenom. 205–206, 323 (2014).
E. Gaubas, E. Simoen, J. Vanhellemont. Carrier lifetime spectroscopy for defect characterization in semiconductor materials and devices. ECS J. Solid State Sci. 5, 3108 (2016). https://doi.org/10.1149/2.0201604jss
Y.-H. Lee, J.W. Corbett. EPR studies of defects in electron-irradiated silicon: A triplet state of vacancy-oxygen complexes, Phys. Rev. B 13, 2653 (1976). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.13.2653
M. Moll, H. Feick, E. Fretwurst, G. Lindstrom, C. Schutze. Comparison of defects produced by fast neutrons and 60Co-gammas in high-resistivity silicon detectors using deep-level transient spectroscopy, Nucl. Instrum. Meth. Phys. A 388, 335 (1997). https://doi.org/10.1016/S0168-9002(97)00003-X
K. Gill, G. Hall, B. MacEvoy. Bulk damage effects in irradiated silicon detectors due to clustered divacancies. J. Appl. Phys. 82, 126 (1997). https://doi.org/10.1063/1.365790
E. Monakhov, B. Avset, A. Hallen, B. Svensson. Formation of a double acceptor center during divacancy annealing in low-doped high-purity oxygenated Si. Phys. Rev. B 65, 233207 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.233207
G. Alfieri, E. Monakhov, B. Avset, B. Svensson. Evidence for identification of the divacancy-oxygen center in Si. Phys. Rev. B 68, 233202 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.233202
V. Markevich, A. Peaker, S. Lastovskii, L. Murin, J. Lindstrom. Defect reactions associated with divacancy elimination in silicon. J. Phys.: Condens. Matter 15, S2779 (2003). https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/39/002
M. Mikelsen, E. Monakhov, G. Alfieri, B. Avset, B. Svensson. Kinetics of divacancy annealing and divacancy-oxygen formation in oxygen-enriched high-purity silicon. Phys. Rev. B 72, 195207 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.195207
M.-A. Trauwaert, J. Vanhellemont, H. Maes, A.-M. Van Bavel, G. Langouche, P. Clauws. Low-temperature anneal of the divacancy in p-type silicon: A transformation from V2 to VxOy complexes? Appl. Phys. Lett. 66, 3056 (1995). https://doi.org/10.1063/1.114276
V. Markevich, A. Peaker, B. Hamilton, S. Lastovskii, L. Murin, J. Coutinho, V.J.B. Torres, L. Dobaczewski, B.G. Svensson. Structure and electronic properties of trivacancy and trivacancy-oxygen complexes in silicon. Phys. Status Solidi A 208, 568 (2011). https://doi.org/10.1002/pssa.201000265
N. Ganagona, B. Raeissi, L. Vines, E. Monakhov, B. Svensson. Formation of donor and acceptor states of the divacancy–oxygen centre in p-type Cz-silicon. J. Phys.: Condens. Matter 24, 435801 (2012). https://doi.org/10.1088/0953-8984/24/43/435801
V. Markevich, A. Peaker, B. Hamilton, S. Lastovskii, L. Murin. Donor levels of the divacancy-oxygen defect in silicon. J. Appl. Phys. 115, 012004 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4837995
I. Pintilie, E. Fretwurst, G. Lindstrom, J. Stahl. Close to midgap trapping level in 60Co gamma irradiated silicon detectors. Appl. Phys. Lett. 81, 165 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1490397
M. Kras'ko, A. Kraitchinskii, V. Neimash, A. Kolosiuk, L. Shpinar. On the nature of "negative" annealing of the nonequilibrium charge carrier lifetime in irradiated n-Si, Ukr. J. Phys. 52, 162 (2007).
V. Markevich, A. Peaker, S. Lastovskii, V. Gusakov, I. Medvedeva, L. Murin. Formation of radiation-induced defects in Si crystals irradiated with electrons at elevated temperatures. Solid State Phenom. 156–158, 299 (2010).
V. Neimash, V. Siratskii, M. Sosnin, V. Shakhovtsov, V. Shindich. The thermal donors influence on radiation defecting in silicon, Fiz. Tekh. Poluprovodn. 23, 250 (1989) (in Russian).
I. Kolkovskii, P. Lugakov, V. Shusha. Charge-carrier recombination in silicon irradiated with y-rays of different energies. Phys. Status Solidi A 83, 299 (1984). https://doi.org/10.1002/pssa.2210830133
M. Kras'ko, V. Neimash, A. Kraitchinskii, A. Kolosiuk, O. Kabaldin. Influence of A- and E-centers on the lifetime of nonequilibrium charge carriers in y-irradiated n-Si. Ukr. J. Phys. 53, 683 (2008).
A. Zubrilov, S. Koveshnikov, Effect of impurity composition of n-type Si on the radiation-induced defect formation and degradation of minority-charge-carrier lifetime under y-irradiation. Fiz. Tekh. Poluprovodn. 25, 1332 (1991) (in Russian).
M.-L. David, E. Simoen, C. Claeys, V. Neimash, M. Kras'ko, A. Kraitchinskii, V. Voytovych, A. Kabaldin, J.F. Barbot. On the effect of lead on irradiation induced defects in silicon. Solid State Phenom. 108–109, 373 (2005). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.108-109.373
P. Pellegrino, P. L’ev^eque, J. Lalita, A. Hall’e, B.G. Svensson. Annealing kinetics of vacancy-related defects in low-dose MeV self-ion-implanted n-type silicon, Phys. Rev. B 64, 195211 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.195211
J. Coutinho, R. Jones, S. ¨ Oberg, P. Briddon. The formation, dissociation and electrical activity of divacancy-oxygen complexes in Si. Physica B 340–342, 523 (2003). https://doi.org/10.1016/j.physb.2003.09.143
M. Mikelsen, J. Bleka, J. Christensen, E. Monakhov, B. Svensson. Annealing of the divacancy-oxyge and vacancy-oxygen complexes in silicon. Phys. Rev. B 75, 155202 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.155202
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
