Перенос заряда в кремниевых p+n-диодах со сформированным высокоэнергетической имплантацией тяжелых ионов потенциальным рельефом в базовой области : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель Н. И. Горбачук

Abstract

Объект исследования — кремниевые диоды с pn-переходом — исходные и облученные высокоэнергетическими ионами; предмет исследования — перенос заряда на постоянном и переменном токе, генерационно-рекомбинационные процессы в диодах. Цель работы — установить влияние неоднородного распределения электро-статического потенциала в базе диода на зависимости его импеданса от частоты переменного тока и кинетику переходных процессов. Методы исследования — измерение электрофизических параметров исход-ных и облученных высокоэнергетическими ионами диодов на переменном и постоянном токе, численные расчеты. В результате проведенных исследований установлено, что облучение дио-дов ионами висмута с энергией 700 МэВ приводит к образованию не только А-центров и дивакансий, но и многовакансионных комплексов. Отжиг диодов при температуре 250 °C в течение 30 мин приводит к исчезновению значительной доли V2 и образованию комплексов V2O, в результате чего на порядок умень-шается величина обратных токов и tg. Увеличение температуры отжига Tan до 300 °C приводит к появлению на спектрах DLTS сигнала от дефекта с энергети-ческим уровнем Ec – (0,330,02) эВ, вероятно — комплекса V3O, либо V3. Показано, что резкое увеличение сопротивления радиационно-нарушенного слоя при облучении кремниевых диодов ионами висмута с энергией 700 МэВ на-блюдается в интервале флюенсов 5108–109 см–2. При данных флюенсах заверша-ется образование сплошного радиационно-нарушенного слоя, что позволяет оценочно считать 0,1–0,2 мкм2 верхней границей площади сечения дефектной области, создаваемой при пролете одного иона. Показано, что присутствие на ВАХ диодов, облученных высокоэнергетиче-скими ионами ксенона, участка с отрицательным дифференциальным сопро-тивлением возможно при условии образования сплошного радиационно-нару-шенного слоя. При флюенсе облучения 109 см–2 вследствие компенсации крем-ния радиационными дефектами формируется p+–n––n-структура. При этом ста-новится возможной инжекция в n–-Si дырок из p+-Si и электронов из n-Si, а за-полнение ловушек неравновесными носителями заряда, приводит к формирова-нию на ВАХ участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Установлено, что в области низких (f < 2 кГц) частот импеданс диодов, под-вергнутых двойной имплантации ионами висмута с энергией 700 МэВ флюен-сом 108 см–2 и ионами криптона с энергией 107 МэВ флюенсами 108 см–2, или 5108 см–2, определяется в основном радиационными дефектами, введенными при имплантации ионов криптона, в области высоких (f > 1 MГц) частот — ра-диационными дефектами, введенными при имплантации ионов висмута. Пока-зано, что двойная имплантация ионами криптона с энергией 107 МэВ, флюен-сом 108 см–2 и висмута с энергией 700 МэВ, флюенсом 108 см–2 приводит в рез-кому (до порядка величины) уменьшению заряда переключения, приходящего-ся на фазу восстановления обратного сопротивления кремниевых p+n-диодов.