Вплив технологічних та радіаційних дефектів на явища переносу в багатодолинних напівпровідниках n-ge та n-si - Автореферат

Монокристали германію та кремнію, що використовуються у мікроелектроніці та приладобудуванні, суттєво змінюють свої фізичні характеристики під дією різних фізико-активних впливів, таких як великі механічні навантаження, швидкозмінні температурні режими, радіація, світло та інші. Висока інформативність методу дослідження тензоефектів у напівпровідникових кристалах має велике значення як в науковому, так і в прикладному аспектах, оскільки дає важливу інформацію про зонну структуру, анізотропію фізичних властивостей, особливості розсіяння носіїв заряду тощо. Сучасні кристали германію та кремнію, в яких донорні або акцепторні домішки з мілкими рівнями компенсовані домішками чи радіаційними дефектами з глибокими локальними рівнями, активно застосовуються для створення швидкодіючих приладів, активних елементів інтегральних схем, детекторів ядерних випромінювань. Вивчення поведінки таких центрів при одновісній деформації дає важливу інформацію про характер звязку локальних електронних станів центрів з найближчими зонами, вказує на тип симетрії дефекту, ступінь деформації внутрішніх звязків у ґратці, дозволяє в ряді випадків спостерігати атомну переорієнтацію анізотропних радіаційних дефектів, сприяючи їх ідентифікації. Базовими для підготовки й подання дисертаційної роботи були науково-дослідні роботи на теми: 1) „Дослідження впливу дефектів і їх комплексів на фізико-механічні властивості напівпровідникових матеріалів”, № державної реєстрації 0101U000345; 2) „Дослідження впливу технологічних особливостей на фізико-механічні властивості полімерних плівок та напівпровідникових матеріалів”, № державної реєстрації 0103U000277 .Експериментальні вимірювання проводилися у температурному інтервалі 77?300 K на зразках n-Ge та n-Si двох груп, у яких шари росту по-різному орієнтувалися щодо напрямку струму (J ) і механічного напруження (X ): у зразках І групи шари росту перпендикулярні J // X, а для ІІ групи J // X спрямовані приблизно паралельно (для n-Ge) або уздовж шарів (для n-Si). Такий хід залежностей пояснюється тим, що пєзоопір в опромінених зразках з глибокими рівнями зумовлений не одним лише деформаційним перерозподілом носіїв заряду між долинами с-зони, які опускаються і піднімаються (що веде до росту r=f(X)), але і збільшенням концентрації носіїв заряду в долинах через зменшення з деформацією величини енергетичної щілини між глибоким рівнем (EC-0,17)EB і долинами (що призводить до спаду r=f(X)). Зазначимо, що в n-Si (на відміну від n-Ge) здійснюється достатня зміна енергетичної щілини між рівнем (EC-0,17)EB і дном с-зони, що необхідна для закидання носіїв заряду при T=77 K із заповнених рівнів у с-зону. Такий хід залежностей пояснюється одночасною дією двох основних причин, відповідальних за наявність пєзоопору в n-Si для цього напряму: переселенням носіїв заряду (що мають більшу рухливість m^) з чотирьох долин, що піднімаються у шкалі енергій при одновісному стиску вздовж [100], у дві долини (де носії заряду мають меншу рухливість m//), що опускаються, і це призводить до росту залежності r=f(X) з подальшим виходом на насичення при n=const у с-зоні; збільшенням концентрації електронів у с-зоні через зменшення зі стиском енергетичної щілини між дном зони провідності і енергетичним рівнем радіаційних дефектів (EC-0,17)EB, які виникають в результаті g-опромінення n-Si, що і веде до спаду залежності r=f(X). З експериментально виміряних залежностей пєзоопору, а також значень середньої концентрації та холлівської рухливості носіїв заряду випливає, що із збільшенням інтенсивності світла і механічної деформації амплітуда потенціального рельєфу буде зменшуватися через збільшення концентрації екрануючих носіїв заряду, зумовленої як фотоіонізацією рівнів радіаційних дефектів (EC-0,2)EB в n-Ge та (EC-0,17)EB в n-Si, так і зменшенням з деформацією енергетичної щілини між цими рівнями і дном зони провідності: , (1) де c - діелектрична проникливість, hekp і Nt-відповідно концентрації екрануючих носіїв заряду і заряджених дефектів.

Основний зміст роботи

1. Федосов А.В., Федосов С.А., Хвищун М.В., Захарчук Д.А. Особливості пєзоопору германію в області власної провідності // Науковий вісник Волинського державного університету імені Лесі Українки. Фізичні науки. - Луцьк: Волинський державний університет імені Лесі Українки. - 2001. - №7. - С.26-30.

2. Хвищун М., Федосов С., Захарчук Д. Особливості пєзоопору Ge при наявності глибоких рівнів та в області власної провідності // Вісник Львівського університету. Серія фізична. -Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2001. - №34. - С.85-93.

3. Федосов А.В., Хвищун М.В., Федосов С.А., Коровицький А.М., Захарчук Д.А. Визначення зміни глибини залягання електрично активного рівня у g-опроміненому n-Si при одновісній пружній деформації // Науковий вісник Волинського державного університету імені Лесі Українки. Фізичні науки. - Луцьк: Волинський державний університет ім. Лесі Українки. - 2003. - №11. - С.11-16.

4. Федосов А.В., Захарчук Д.А., Хвищун М.В., Федосов С.А. Розрахунок величини зміщення рівнів радіаційних дефектів у g-опромінених монокристалах n-Si // Науковий журнал „Нові технології”. - 2004. - № 1-2 (4-5). - С. 16-18.

5. Федосов А.В., Ящинский Л.В., Федосов С.А., Захарчук Д.А., Хвищун Н.В. Влияние слоистых периодических неоднородностей на пьезосопротивление g-облученных монокристаллов n-Si и n-Ge // Наукоемкие технологии. - 2004. - Т.5, №6. - С.27-31.

6. Хвищун М., Захарчук Д., Федосов С., Ящинський Л., Коровицький А., Коваль Ю. Особливості впливу ізовалентної домішки германію на неоднорідність питомого опору у кристалах кремнію // Вісник Львівського університету. Серія фізична. -Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2004. - №37. - С.140-145.

7. Федосов А.В., Захарчук Д.А., Хвищун М.В., Тимощук В.С. Визначення величини зміщення рівня (EC-0,17)EB радіаційного походження в монокристалах n-Si // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник, Луцьк. - 2003. - C. 363-368.

8. Хвищун М.В., Федосов С.А., Захарчук Д.А. Особливості пєзоопору Ge при наявності глибоких рівнів та в області власної провідності // Тези доповідей Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики „Евріка-2001”. - Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2001.-С.150.

9. Федосов А.В., Хвищун М.В., Захарчук Д.А. Вплив електрично пасивних домішок на механічну міцність монокристалів кремнію// Тези першого наукового симпозіуму “Сучасні проблеми інженерної механіки”. - Луцьк: ТЗОВ „Ковельська міська друкарня”. - 2000. - С.31.

10. Хвищун М.В., Федосов С.А., Захарчук Д.А., Коровицький А.М. Особливості утворення термодонорів у кристалах n-Si // Збірник тез Всеукраїнської конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики “Евріка-2002”.-Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка.-2002.-С.15-16.

11. Хвищун М.В., Захарчук Д.А., Федосов С.А., Ящинський Л.В., Коваль Ю.В. Особливості впливу ізовалентної домішки германію на неоднорідність питомого опору в кристалах кремнію // Збірник тез Всеукраїнської конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики “Евріка-2002”. - Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2002.-С.19-20.

12. Федосов А.В., Захарчук Д.А., Федосов С.А., Ящинський Л.В. Особливості пєзоопору g-опромінених монокристалів n-Ge та n-Si при освітленні // Тези доповідей 1-ої Української конференції з фізики напівпровідників УНКФН-1 (з міжнародною участю). - Одеса: Одеський національний університет. - 2002. - Т.2. - С.87.

13. Федосов А.В., Ящинский Л.В., Федосов С.А., Захарчук Д.А., Хвищун Н.В. Влияние слоистых периодических неоднородностей на пьезосопротивление g-облученных монокристаллов n-Si и n-Ge // Материалы Международной конференции „Физика электронных материалов”. - Калуга, Россия: КГПУ им. К.Э. Циолковского. - 2002. - С. 148-149.

14. Федосов А.В., Захарчук Д.А., Федосов С.А., Хвищун М.В., Коваль Ю.В. Оцінка величини зміщення рівнів радіаційних дефектів у g-опромінених Ge і Si при одновісному стиску // Тези доповідей IV Міжнародної школи-конференції „Актуальні проблеми фізики напівпровідників”. - Дрогобич: Видавництво НВЦ „Каменяр”. - 2003. - С. 184-185.

15. Федосов А.В., Захарчук Д.А., Хвищун М.В., Федосов С.А. Розрахунок величини зміщення рівнів радіаційних дефектів у g-опромінених монокристалах n-Si. // Тези доповідей І науково-технічної конференції з міжнародною участю „Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології”. - Кременчук: Інститут економіки та нових технологій. - 2004. - С. 41-42.

16. Захарчук Д., Хвищун М., Семенченко Р. Вплив дози g-опромінення та підсвітки на зміну параметра анізотропії рухливості в n-Ge // Збірник тез Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики “Евріка-2004”. - Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2004.- С.66-67.

17. Захарчук Д., Федосов А., Федосов С. Температурні залежності положення рівня Фермі в германії при наявності глибоких енергетичних рівнів // Тези доповідей Х Міжнародного семінару з фізики та хімії твердого тіла. - Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка. - 2004.- С.84.

18. Федосов А.В., Захарчук Д.А. Особенности изменения параметра анизотропии подвижности n-Ge от дозы g-облучения и подсветки // Труды XIV Международного совещания „Радиационная физика твердого тела”. - Севастополь. - 2004. - С.221-225.

19. Захарчук Д.А., Федосов А.В., Хвищун М.В., Семенченко Р.М. Вплив технологічних та радіаційних дефектів на явища переносу в германії // Тези доповідей ІІ Української наукової конференції з фізики напівпровідників (за участю зарубіжних науковців). - Чернівці: Чернівецький національний університет імені Ю. Федьковича. - 2004. - Т.1. - С. 152.

20. Витовский Н.А., Машовец Т.В. Аномальный ход температурной зависимости коэффициента Холла в сильнокомпенсированных полупроводниках // ФТП.-1969.-Т.3, №2.- С. 280-281.

21. Карась Н.И. Глубокие уровни и аномальные температурные зависимости концентрации носителей заряда // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. -1996. Вып. 31.- С. 28-34.