Структура и электрические свойства гетероэпитаксиальных пленок InSb после воздействия протонов с энергией 1,5 МэВ

Abstract

Исследуются гетероэпитаксиальные пленки антимонида индия (InSb) на монокристаллических пластинах арсенида галлия (GaAs) толщиной 2,5 –2,7 мкм, полученные методом вакуумного взрывного термического испарения. Они обладают уникальной стойкостью к сверхнизким температурам открытого космоса, определенному уровню радиационного воздействия и применяются в качестве основного элемента при создании различных микроэлектронных устройств. С использованием метода рентгеновской дифрактометрии изучаются изменения структуры и электрических свойств (в том числе в магнитном поле) гетероэпитаксиальных пленок InSb(100) на подложках GaAs(100) после воздействия протонов с энергией 1,5 МэВ и флюенсами 1 ⋅ 1015, 5 ⋅ 1015 и 1 ⋅ 1016 H+ на 1 см2. Определяется, что угловое положение, интегральная интенсивность, расширение пика дифракции от InSb(100), параметр кристаллической решетки, электрические свойства пленок, механические напряжения в них не изменяются при облучении пленок протонами до флюенса 1 ⋅ 1015 H+ на 1 см2. Устанавливается, что при влиянии на пленки протонов с флюенсами 5 ⋅ 1015 и 1 ⋅ 1016 H+ на 1 см2 происходит уменьшение интегральной интенсивности пика дифракции от InSb(100). Произведенные с использованием программы SRIM расчеты атомных радиационных повреждений и концентрации вакансий в пленках InSb(100) при названных выше флюенсах показали их линейный рост и увеличение значений до 10 раз при максимальном флюенсе протонов. Предполагается, что в результате смещения атомов и накопления радиационных точечных дефектов происходит искажение кристаллической решетки InSb и уменьшается интегральная интенсивность пика дифракции. Отмечается, что при этих условиях облучения увеличиваются напряжение Холла и постоянная Холла, а также уменьшаются концентрация носителей заряда, их подвижность и удельная проводимость пленок. Перспективным представляется исследование радиационной стойкости структуры и электрических свойств пленок InSb после влияния протонов с энергией 1,5 МэВ и высокими флюенсами, которые составляют основу радиационного воздействия в космосе.