Радиационные дефекты в кремниевых диодах, облученных ионами висмута с энергией 700 МэВ

Abstract

Silicon p+n-diodes irradiated with bismuth ions with energy of 700 MeV and fluence of 5 • 107 cm–2 were studied. Annealing of the diodes was conducted in the temperature region Tan 250–375 °C for 30 min in air. DLTS spectra were registered at the frequency 1 MHz in the regimes of emission and injection of charge carriers. Current-voltage characteristics were registered and transient processes were studied in the virgin and irradiated and annealed diodes when they switching from forward bias (forward current If ≤ 1 А) to reverse one (voltage Ur = –2 В). It is established that the irradiation with bismuth ions with energy of 700 MeV is accompanied besides A-centers and divacancies V2 by formation of multivacancy complexes. Annealing of the diodes at temperature 250 °C for 30 min results in disappearing of significant part of V2 and formation of V2O complexes, due to which the value of reverse current and tgδ decrease by an order of magnitude at frequencies f < 2 kHz. Increase in Tan to 300 °C results in appearance in DLTS spectra the signal from defect with energy level Ec – (0,33 ± 0,02) eV, probably from complex V3O or V3. = Изучались кремниевые p+n-диоды, облученные ионами висмута с энергией 700 МэВ и флюенсом 5 • 107 см–2. Отжиг диодов проводился в интервале температур Tan 250–375 °C в течение 30 мин на воздухе. Спектры DLTS регистрировались на частоте 1 МГц в режимах эмиссии и инжекции носителей заряда. Исследовались переходные процессы в исходных, облученных и отожженных диодах при их переключении с прямого смещения (прямой ток If ≤ 1 А) на обратное (напряжение Ur = –2 В). Регистрировались вольт-амперные характеристики. Установлено, что облучение диодов ионами висмута с энергией 700 МэВ приводит к образованию, помимо А-центров и дивакансий V2, многовакансионных комплексов. Отжиг диодов при температуре 250 °С в течение 30 мин приводит к исчезновению значительной доли V2 и образованию комплексов V2O, в результате чего на порядок уменьшается величина обратных токов и tgδ при частотах f < 2 кГц. Увеличение Tan до 300 °С приводит к появлению на спектрах DLTS сигнала от дефекта с энергетическим уровнем Ec – (0,33 ± 0,02) эВ, вероятно, – комплекса V3O либо V3.