Вторая конференция по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов. Тезисы докладов. г. Москва, 23-25 октября 1972 г

180 Pages·6.205 MB·Russian

ВТОРАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
LJO ФИЗИКО-ХИМИЧЕХ:КИМ ОСНОВАМ ЛЕГИРОВАНИЯ
iЮЛУПРОВОДНИК<JВЬIХ МАТЕРИАЛОВ
23-25 1972
г.Мосюза, октября г.
Тез иен ~окла;zr;о:в
Содерааяие
стр.
............................
I 3
Секция
•..•.......................• 33
Секция П
..•.••••.••....•.•...•.•...•
47
Секция Ш
IY ••••••••••••••••••••••••••• 71
Секция
91
Секция У ••••••••••••••••••••••••••••
.................•.•••.....
YI 132
Секция
Секция УП ••••••••••••••••••••••••••••ISS
В сборнике тезиса» доКJI8дов коВференции при­
ze
нята та вумерац1я докJIВДов, что а в проrраммв.
I-I. О ЛЕГИРОВАНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО С ОЮJ:ИНЕНИЯ
lпСе~
В.С.Г~игорье:ва, В.Д.Прочухан,Ю.В.Рудь,А.А.Яко:венко
2п Се ~ получается с устойчи:вШ1 дырочнЬ111 типом
проводимости.
Сведения о по:ведении примесей ~ t?п Се~ , по имеющим­
ся литературнЬIМ данны.u, отсутст:вуют.
I,
нами проведено легиро:вание гп С.е ~ элементами
Ш,УI групп и переходнhlllи элементами.
Легирующие доба:вки вводились нами в исходную навеску для
синтеза Zп Се~ или непосредственно в расплав z!лf7.elj_
при :выращивании монокристаJIJiов. Для выращивания монокри­
сталлов ?п Се~ был использован вертикальный метод
Бриджмена. На полученных кристаллах произведено иссле­
дование электрофизических свойств. Показано, что введе­
ние Jn , С.а , Se приводит к повышению удельной элект­
ропроводности и концентрации дырок, что дает основание
•
считат:ь эти примеси акцепторами :в Zп Се Рг
Предварительные данные покаэываЮ'.1', что золото э~ек­
трически не активно, его введение приводит лиш:ь к снrа:е­
нию подвижности дырок.
Определены энергии активации примесных уровней, соэдавае­
мш вводимыми примесями.
Получены монокристаллы l?n &efi с различными ков­
цев!рациями дырок.
I-Ia.
ВЫРАЩИВАНИЕ и ЛЕГИРОВАНИЕ мoнoкmcrAJIJIOB
г'п .S1./ls
2
Г.К.Аверхиева, В.д.П~очухан, Ю.В.Рудъ, М.Таштано:ва.
РеаJU18ацкя возмоzяосжв пра~ическоrо првменения важ-
3
ных особенностей анизотропных кристаллов А2в4с~ опре­
деляется уровнем технологии этих: веществ. В данной рабо­
те рассмотрены процессы выращивания монокристаллов
гп Si .1/s.г методом Бриджмена, газотранспортных реакций
и кристаллизацией из подnитtmаемых расплавов в постоян­
ном температурном градиенте. Экспериментально показано,
что изменением условий выра•ивания, введением легирую­
щих: примесей, а такzе nocлeдylllllleй термической обработкой
s.:
кристаллов гл ./l.s~ в контролируемой паровой фазе мож­
но воспроизводJ1110 и в широком интерва.nе управлять кон­
центрацией свободных ,11;ырок (р=Iа18+1019см-з при Т=3ОО01{)
Приводятся экспериментальные данные по исследованию
температурных зависимостей удельной электропров о,цности
и эффекта Холла в диапазоне темnеJ8ТУР 80-800°R. В этой
области температур иссхедованные кристалJIЬJ обнаруживают
дырочную примесную проводимость. На основании получен­
НЬJХ результатов определены энергия активации доминирую­
щих: локальных центров и степень компенсации, обсуждает­
ся возмоzиый механизм рассеяния дырок.
I-2. ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ СВО~ТВА АНТИМОНИДА ИНДИЯ,
ЛЕГИРОВАННОГО ПЕРЕХОДНЫМИ ЭJlF)fEHTAЫИ ГРУIШЫ
IFJIEЗA.
К.И.Виноградова, В.С.Ивлева, д.Н.Наследов,
ю.с.сметанвико:ва, т.к.ташходsае:в
БЬIJlи исследованы электрические и rаль:ваноuагнитные
свойства автиuон~ца индия, легированного железом, ко­
бальтом, марганцем. Измерены в широком интервале тем-
ператур (Т=412°-эоо0к) и концентраций легирующих приме­
сей (Io14-ro18cм-8) эхектропрОJ1одностъ, эффект Холла
( /( ), маrнитосоnротив.:rrение и холловская подвиzност:ь
дырок.
Обнаружены общие закономерности в свойствах легиро­
ванных кристаллов. Най.цено, что приыесные атомы Со, Fe ,
Мп соз.чают в .lпSlмелкие акцепторные уровни; определены
параметры э'l'ИХ уровней.
Ноказано, что при легировании .7nSG переходныuи
элементами последние могут входить :в решетку Jn SC не
тол:ько в виде атомов замещения, но и образовывать суб­
микроскопические структ1ры (кластеры)$
Для всех легированных кристаллов на кривой темпе­
ратурной завис"мости коэффициента Холла в области исто­
щения примесей (T=S0°-rso0к) характерно наличие макси­
R ,
мума величина которого увеличивается с ростом кон­
центрации :вводимой примеси. Одно из объяснений этого яв­
ления заключается в том, что в легированных кристаллах
:возы.ожно появ;•ение аноuалънои сос-:rавляпцей R. в резул:ь­
·
т ате рассеяния носителей тока на парамагнитных центрах
или кластерах. Посведние при большой концент~ции рез-
ю ограничивают подвижность дырок. Рассматриваися возмож­
ные механизмы рассеяния носителей тока.
1-3. КРАЙ ПОЛОСЫ ПОГЛОЩЕНИЯ KPИCTAJIJIOВ Jn.5C И Ga, ~
СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ TEЛJIYPOM И ЦИНКСN.
Л.Н.Ильченко, М.С.МиргаJiовская, Э.М.Комова,
М.Р.Раухман, И.А.Стрелънико:ва, Н.Г.Сорокина
I. При rоо0к и эоо0к проведены измерения частот­
ной зависимости коэффициентов поглощения образцов элект­
ронного типа проводимости 7nS8 и tJ.a.S! , взятых в
максимально широком интервале концентраций.
2.
Обнаружено смещение к~я полосы поглощения :в
длинноволновую область спектра для образцов C.a.SI, леги­
рованных теллуром и цинком и смещение края полосы погло-
щения в коротковолновую область спектра для образцов
5
7п S8 и &а SI, легированных теллуром.
э. В интервале изменения коэффициентов поглощения
от 50 cu-1 ;цо 500 см-I набпдалась экспоненциальная за­
висимость коэффициентов поглощения от энергии фотонов.
Определены· значения оптической ширины запрещенной зоны
и характеристического параметра Е" для образцов .7nSC
и 6-а SI различной степени легирования.
4.
Построены концентрационные зависимости изменения
уровня Ферми и характеристического параметра Е,,, .По.пуче­
но хорошее совпадение экспериментальных значений уровня
no
Ферми и величин, рассчитанных теории Кейна.
I-8a. ОПТИЧЕСКИЕ своа::твА АНТИМОНидА ГАШЯ,
TEJIJIYPOM
ЛЕГИРОВАННОГО
Л.Н.Ильчешсо, М.С.Миргаловсхая, Э.М.Комова,
И.А.Стрельникова
I. При rоо0к и эооок изучены спектры поглощения и
отражения свободными носителями в образцах ~нтимонида
галлия, в различной степени легированных: теллурок.
2. 06нару:хены .примесные уровни Ее -0,84 эв и O,I7 э:в
неизвестной природы.
э. Анализ кривых поглощения и отражения при зоо0к
позволил уточнить параметры зоны проводимости антимонида
галлия и их изменение 11 зависимости от уров'Rя nеrироваиия
материала. 06наруаена корреляция между величиной эфflектив­
ноИ массы тяжелых электронов и величиной эвергетическоrо
зазора 11е жду подзонами проводим ости Са SB.
I-4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭJIЕКТРОФИЭИЧЕСКИХ своttтв КАРБV.дА
КРЕМНИЯ КУБИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ •
.
ю.U.АJI'fайский, В.Г.Сидякия, С.А.Подласов
Настоящая работа посвящена изучению электропровод­
ности и nостоянной Холла на образцах карби..а кремния
кубической модификации в интервале 80-IOOO°lc. Исследо­
вания проводились на пирамиде роста< III >грани В
(более подробно об этом см.тезисы доклада АйВазо:.войЛ.С.
и др.).
На основании полученных: данных сделаны выводы о на­
0,04
личии двух меJIКих: донорных уровней и О,СХ3 зв, что
согласуется с результатами электролюминесценции и тер­
мовысвечивавия. Уровень О,04 эв нами идентифицируется
как уровень аэота. Из измерений постоянной Холла в обJiа­
сти собственной проводимости оценена термическая ширина
запрещенной зоны кар6ида кремния.
Из постоянной ХолJ18. и злеIС.rропроводности рассчата­
на холловская подвижность носителей тока. Оказапось,
что вел~чzна подваности ле:а:ит в пре.целах от 40 ;no
150 в~~ек при комнатной темпер:~туре, что на порядок
меньше предсказаниt теории JUIЯ кубического карбида крем­
ния и говорит о несовершенстве исследуемых образцов.
I-5.
ПРИМJОСНЫЕ ЦЕНТРЫ С НЕГЛУБОКИМИ ЭНЕРГЕТИЧЕпКИМИ
УРОВНЯМИ В АЛМАЗЕ.
Ю.А.Клюев, В.И.Непша, Г.Н.Безруков
Amiaз, обладая рядом редких качеств, таких как
высокая теплопроводность, стойкость к аrрессивнЬIМ сре­
дам и воздействию температур, является интереснЬ11~1 ма­
те риалом для полупроводниковой техники.
Наибо.пее часто встречающиеся в природных и сивте-
7
тических алмазах примесные центры (азот в различных
форwах, так называемые центры lv' 3 и др.) характеризуют­
ся энергетическими уровнями, раснолоzенными в области,
близкой к середине запрещенной зоны, ширина которой
5,5
;v э:в. Это исключает возможность проявления при­
месной электропроводности в допустимом для алuаэа ин­
тервале температур, объясняет :высокое значение удель­
ro15-ro16
ного электросопроти:вления (,..., ом. см) большин­
ства природных: ал"4азо:в.
Исключительно редко среди природных: алмазов :встре­
чаются крис·1·аллы, имеющие высокую электропроводность с
полупроводниковой зависимостью ее от температуры. Хотя
изучению типа носителей, энергий активации, оптических
спектров поглощения природных: полупроводниковых: алмазов
посвящено достаточuо wного работ, остается открытым :во­
прос о природе центров, ответственных: за полупроводнико­
вые свойства.
Существование в природе полупроводниковых: алмазов,
успехи в выращивании синтетических алмазов делают це­
лесообразныии и :возможными работы, направленные на по­
лучение I<ристс..ллов с при.uесньши центрами, имеющими не­
глубокие энергетические уровни в запрещенной зоне.
В работе ыет одами ИК и ЭПР-спектрос:копии исследова­
ны синтетические алыазы, выращенные при высоких давлени­
ях и теuпературе в присутствии элементов Ш-У группы пе­
ри Jдической системы: В , llt, CQ., Si , Тi, , 11.s •
Полученные результаты позволяют считать, что 8 и
Лs образуют приы~сные центры в алмазе с характерными
:элек·"рошшми спектрами. Энергетические характеристики
уровней этих центров, полученные из спектральных исследо­
ваний 'l·аковы, что они могут давать примесную проводи­
мость в допустимом для алмаза интервале температур.
Другие элементы (~а. , Si. , т.:: ) при иснользо:вавшихся
термодинамическп параметрах синтеза не :ах.одят в крис-
8
таллическую решетку алмаза. При значительных концентра­
ц~ях в шихте они вызы:вают оптически-активные структур­
ные нару,шения. Попытки легировать алюминием, не дают
стабильных результатов.
На основании сравнения спектров поглощения изучен­
ных синте"rических и оuисанных в ли"rера"rуре природных
полупроводниковых: алмазов обсуждается природа центров в
последних и возможная роль структурных нарушений, как
источника носителей тока.
I-6. ИССJlЕдОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧ&::ЮJХ YPOBHEi1 ПРИМЕСНЫХ
АТОМОВ В КРЬ'МНИИ ПРИ ИОННОМ JiЕГИРОВАШШ.
Е.И.Эорин, П.В.Павлов, д.И.Тетельбаум, А.Ф.Хохлов
Известно, что водородоподобная модель примесных
атомов элементов I,Ш и У группы таблицы д.И.Менделеева
является приближенной. Положение энергетических уровней
определяется поведением потенциала не только на больших
расстояниях (по сравнению с меzатомнwи) от примесного
центра, но и :в непосредственной бJJизости от него. Так
как при ионном легировании потенциал приыесных атомов
моzет экранироваться зарядом радиационных дефектов, то
при определенных условиях можно оzидатъ изменения энер­
no
гии ионизации примесей сравнению с энергетическими
.
уровнями атомов, введенных: в кремний обычными способами
(например, диффузией).
В настоящей работе исследовано поведение энергети­
ческих уровней калия, МЬIШЬяка и сурьмы при ионном леги­
ро:вании, а тан:е систематизированы ранее полученные ре­
зультаты по энергиям ионизации натрия, бора, азота и
фосфора.
Путем измерения постоянной Холла и эле~<трипр:п "' .··
сти облученных: образцов в интервале теwиерt< •. ;. ~О--~0:..:(
9
определЯJ1ась температурная зависимость концентрации п
_.111 •
и подвижности носителей тока Положение энергети­
ческих уровней примесных: центров и их концентрация на­
ходились методом совмещения экспериментальных и тео­
f} .
ретических кривых: п ( Из сравнения эксперимен­
тальной и теоретической за:висимости .ft ( ../.} делался вы­
вод о6 отсутствии или наличии компенсации. Степень ком­
пенсации учитывалась при расчете энергии ионизации.
В одних случаях (#а , Р , .lis) во всем исследован­
ноu интервале температур отжига (400-900'-t) положение
энергетических уровней совпадает с соответствующими зна­
чениями уровнеи примесей, введенных в S;. обыч~ыuи спо­
собюаи. В других случаях. (К , /3 ) в определенном ин­
тервале температур отжига энергетические уровни углу6-
л яются.
Этот эффект мы связываем с возникновением "дефект­
ной атмосферы" вокруг примесного атома. Процесс ее об­
разования зависит от таких факторов, как зарядовое со~
стояние дефектов, характер деформации вокруr примесно­
го атома <размерное соответствие меzду приuеснЬU1 ато­
мом и атомом кремния), степень замещения примеснЬU1и
атомами а томо:в кремния :в процессе внедрения, а танzе
характеристик пространственного распределения внедряе­
мой примеси и образующихся радиационных дефектов.
Анализ температурных зависимостей концентрации и
подвЮ!tНОС'l'И носителей тока в кремнии,. 06лученнОJ1. ионами
элементов У rруппн, показал, что при низких температура}
имеет место проводимость по примесям, отсутствующая для
данных: концентраций и температур в случае обычных спо-
с о6ов легирования. ПроШ1лению проводикости по примесям
способствует перераспределение примесных атомов, связан­
ное с радиационнЬU1и дефектами.
10