Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Радиационное облучение кремния 10
1.1. Дефектообразование в облученном кремнии 10
1.2. Разупорядоченные области в кремнии 17
1.3. Облучение кремния протонами и альфа-частицами 21
1.4. Влияние интенсивности облучения и температуры на процессы радиационного дефектообразования 25
1.5. Изменение параметров полупроводниковых приборов под воздействием радиационного облучения 26
1.6. Радиационное легирование кремния 28
1.7. Выводы 30
Глава 2. Аморфизация поверхности кремния под воздействием облучения альфа-частицами высоких энергий 31
2.1. Методика проведения облучения 31
2.2. Исследование аморфизации поверхности кремния методом комбинационного рассеяния света 31
2.3. Измерение времени жизни методом поверхностной фото-ЭДС 36
2.4. Эксперименты по измерению времени жизни на кремнии 43
2.5. Изменение времени жизни носителей заряда в кремнии под воздействием облучения альфа-частицами 43
2.6. Выводы 51
Глава 3. Изменение емкостных характеристрж структур металл-полупроводник после облучения альфа-частицами 53
3.1. Методика и погрешности измерения распределения концентрации дефектов вблизи контакта металл-полупроводник 53
3.2. Изменение распределения концентраций центров рекомбинации при облучении 61
3.3. Теоретическая модель изменения концентрации центров рекомбинации в облученном кремнии с учетом диффузии дефектов 67
3.4. Выводы 75
Глава 4. Определение параметров глубоких центров методом термостимулированной емкости 76
4.1. Методика измерения термостимулированной емкости 76
4.2. Термостимулированная генерация с глубоких уровней ОПЗ вр-и-переходах 78
4.3. Вычисление параметров глубоких уровней с учетом температурных зависимостей коэффициентов захвата электронов 81
4.4. Модель распада комплексов 86
4.5. Выводы 93
Глава 5. Вольт-амперные характеристики облученных образцов 94
5.1. Модели переноса заряда в облученных структурах. Применение метода рекомбинационной спектроскопии для определения параметров глубоких уровней : 94
5.2. Методика измерения вольт-амперных характеристик 98
5.3. Двойные поверхностно-барьерные диоды Шоттки на основе кремния 98
5.4. Выводы 113
Заключение ..114
Список литературы 117
- Разупорядоченные области в кремнии
- Исследование аморфизации поверхности кремния методом комбинационного рассеяния света
- Изменение распределения концентраций центров рекомбинации при облучении
- Термостимулированная генерация с глубоких уровней ОПЗ вр-и-переходах
Введение к работе
Актуальность работы
Кремний является наиболее применяемым и дешевым материалом твердотельной электроники, самым распространенным материалом для изготовления различных полупроводниковых приборов. Проблемам выращивания монокристаллов и отклонения их от стандартов посвящено большое число монографий, публикаций и докладов на международных конференциях. В меньшей степени исследованы процессы дефектообразования под действием облучения. Однако и эта проблема является важной для практического использования кремния в электронике.
Облучение кремния протонами и альфа-частицами приводит к образованию в кристалле первичных точечных радиационных дефектов - вакансий и связанных с ними межузельных атомов кремния (пар Френкеля), которые генерируются вдоль траектории пробега ионов в результате развития каскадов столкновений ионов с атомами решетки кристалла. В процессе облучения при комнатной температуре основная часть образованных пар Френкеля исчезает в результате взаимной аннигиляции, а разделившиеся компоненты пар в процессе их миграции взаимодействуют друг с другом и с примесными атомами кристалла, создавая более сложные и стабильные вторичные радиационные дефекты. Вторичные дефекты впоследствии трансформируются, например, при температурном воздействии может происходить распад сложных комплексов на составляющие.
Так как радиационное дефектообразование сопровождается появлением в запрещенной зоне полупроводника локальных энергетических уровней, то облучение кремния альфа-частицами изменяет в широких пределах электрофизические характеристики полупроводника, такие как электропроводность, тип проводимости, концентрация, подвижность и время жизни носителей заряда.
Несмотря на большое количество работ, посвященных радиационному облучению кремния, лишь немногие из них рассматривают взаимодействие кремния с альфа-частицами. Большинство работ, исследующих свойства облученного кремния, ввиду сложности изучаемых процессов носят экспериментальный характер.
В данной работе, в процессе изучения дефектообразования при радиационном облучении кремния, ставится задача не только определения энергетических параметров образующихся рекомбинационных центров, но и разработки моделей возникновения дефектов при облучении и их дальнейшего поведения, что позволит предсказать характеристики образцов, без проведения длительных экспериментов по их облучению. В связи с этим тема диссертации является весьма актуальной.
Цель работы
Целью данной работы является исследование процессов вторичного дефектообразования в кремнии и в полупроводниковых приборах на его основе при облучении альфа-частицами.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
изучение механизмов изменения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик кремниевых барьеров Шоттки после облучения;
определение параметров дефектов методом термостимулированной емкости до и после облучения р-л-переходов на основе кремния;
моделирование процесса дефектообразования в кремнии под воздействием облучения альфа-частицами;
моделирование процесса развала сложных комплексов, возникающих в кремнии при его облучении альфа-частицами.
Научная новизна
1) Было обнаружено, что при облучении кремния альфа-частицами возрастает концентрация ^-центров и этот процесс приводит к уменьшению
времени жизни неосновных носителей заряда.
Различными методами были определены параметры вторичных дефектов, возникающих при облучении кремния альфа-частицами. На основе проведенных экспериментов, была создана математическая модель распределения заряженных дефектов в кремнии вблизи поверхности при его облучении альфа-частицами с учетом диффузии первичных и вторичных дефектов и показано, что профили обусловлены увеличением концентрации ^-центров и комплексов с участием вакансий, включая дивакансии.
Предложена модель распада сложных комплексов, образующихся при облучении кремния альфа-частицами. Поведено численное моделирование зависимости емкости от температуры, обусловленной распадом сложных комплексов, и показано, что в результате распада комплексов высвобождается межузельный кремний.
4) Экспериментально определена пороговая доза облучения кремния
альфа-частицами, свыше которой начинаются процессы аморфизации.
Практическая ценность работы
Получена эмпирическая зависимость времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии от дозы облучения альфа-частицами, позволяющая оценить граничную дозу облучения, после которой происходит деградация приборов.
Методом термостимулированной емкости были определены энергетические параметры центров рекомбинации, образующихся после облучения кремниевых/7-и-переходов альфа-частицами: мелкие донорные центры - 0,08±0,03 эВ, 0,02±0,03 эВ, 0,04±0,03 эВ, ^-центры - 0,16±0,03 эВ, ^-центры или дивакансии 0,40±0,03 эВ, центры с энергией активации, соответствующей энергии миграции межузельного кремния 0,90±0,03 эВ, термодоноры первого типа 0,14±0,03 эВ.
Разработана модель распада сложных комплексов, описывающая производную термостимулированной емкости по температуре и позволяющая определить энергетические характеристики распада и параметры распадающихся комплексов.
Из вольт-амперных характеристик определены энергетические уровни центров рекомбинации, образующихся при облучении кремния:: 0,538±0,009 эВ (вакансионно-кислородные комплексы); 0,345±0,056 эВ (акцепторное состояние дивакансии); начиная с дозы 1-Ю11 частиц/см2 -0,237±0,043 эВ, а начиная с дозы 2-Ю12 частиц/см2 - 0,138±0,026 эВ.
Положения, выносимые на защиту
Время жизни в кремнии, облученном альфа-частицами с энергией 5,4 МэВ, контролируется J-центрами. Уменьшение времени жизни при облучении дозами в диапазоне от 4-10 до 2-10 частиц/см , вплоть до начала процессов аморфизации, обусловлено возрастанием концентрации этих центров.
Облучение кремния альфа-частицами с энергией 5,4 МэВ дозами в диапазоне от 4-Ю10 до 8-Ю11 частиц/см2 может приводить к развитию в приповерхностной области компенсирующего слоя, обусловленного избыточными концентрациями ^-центров и комплексов на основе вакансий, включая дивакансии.
Сложные комплексы, образующиеся при облучении кремния альфа-частицами, распадаются при нагреве с высвобождением межузельного кремния.
Апробация работы
По материалам диссертации были представлены доклады и опубликованы тезисы докладов на следующих конференциях: IV всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2002), IV меж-
дународной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск, 2002), VI международной конференции "Опто-, нано-электроника, нанотехнологии и микросистемы" (Ульяновск, 2004).
Личное участие автора
Основные теоретические положения разработаны совместно с д. ф.-м. н., профессором СВ. Булярским. Облучение исследуемых образцов проводилось в ГНЦ РФ НИИАР г. Димитровград. Экспериментальное исследование вольт-фарадных, вольт-амперных характеристик и термо-стимулированной емкости проведено автором самостоятельно на установках, разработанных сотрудниками кафедры оптики и спектроскопии твердого тела Ульяновского государственного университета. Также автор принимал участие в разработке установки и методики для измерения времени жизни и самостоятельно выполнял численное решение систем дифференциальных уравнений (главы 2,3,4).
Публикации
Основные результаты исследований отражены в 7 печатных работах, список которых приведен в заключении.
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Материал изложен на 128 страницах, содержит 41 рисунок, 6 таблиц, 129 наименований в списке литературы.
Первая глава содержит обзор литературных источников, касающихся вопросов дефектообразования и изменения параметров кремниевых структур под воздействием облучения.
Во второй главе описано исследование изменения времени жизни под воздействием неосновных носителей заряда в кремнии под воздействием облучения различными дозами альфа-частиц. Проанализировано влияние
различных уровней, образующихся под воздействием облучения, на величину времени жизни.
Третья глава посвящена экспериментальному исследованию вольт-фарадных характеристик кремниевых барьеров на основе титана и кобальта. Получены изменения концентрационных профилей под воздействием облучения. Предложена модель описания дефектообразования в кремнии, происходящем под воздействием облучения альфа-частицами и учитывающая диффузию и первичных и вторичных дефектов.
В четвертой главе исследуются зависимости термостимулированной емкости кремниевых /7-л-переходов облученных альфа-частицами. Определяются параметры обнаруженных уровней и предлагается модель распада комплексов, объясняющая возникновение уровней с энергией близкой к ширине запрещенной зоны кремния.
Пятая глава посвящена исследованию вольт-амперных характеристик барьеров Шоттки, облученных различными дозами альфа-частиц, и определению уровней рекомбинации из вольт-амперных характеристик образцов.
В заключении дается общий анализ полученных в работе результатов.
Разупорядоченные области в кремнии
Атом отдачи с большой энергией [36], двигаясь по кристаллу, в результате вторичных столкновений создает большое количество вакансий и меж-доузельных атомов. В конце пробега атома отдачи плотность создаваемых им дефектов становится настолько большой, а взаимодействие между отдельными точечными дефектами настолько сильным, что последние приобретают некоторые новые свойства. В результате совокупность точечных дефектов в малом локальном объеме образует единый протяженный дефект со специфическими свойствами. Такие дефекты получили название разупоря-доченных областей (РО). Свойства РО в настоящее время интенсивно изучаются. Физическая природа РО и их влияние на параметры кристаллов рассматривались в ряде монографий и обзоров [17, 23-24,32, 37,38].
По аналогии с пороговой энергией образования пар Френкеля вводят пороговую энергию образования РО. Значения этой величины, по оценкам разных авторов, сильно различаются. Так, для кремния зафиксирован порог образования РО в 5 кэВ [39], 10 кэВ [40], 20-40 кэВ [41].
Неоднородную систему, включающую кластеры в окрестности места остановки внедренных ионов, а также более или менее случайно распределенные по объему точечные дефекты (дивакансии, комплексы вакансий с химическими примесями). Эти дефекты распределены в основном в пределах пробегов внедренных ионов от самой поверхности. Кластеры сосредоточены в окрестности глубин, соответствующих наиболее вероятной проекции пробега на исходное направление ионов.
В [36] указывается, что первая модель РО предложена в работах [42, 43]. Согласно этой модели, РО представляется в виде сфероидального дефектного образования радиуса Г/, окруженного слоем объемного заряда радиуса г2. В центральной области радиуса г0(го Гі г2) уровень Ферми занимает так называемое предельное положение, в результате чего электрические и рекомбинационные параметры этой области отличаются от соответствующих свойств «ненарушенной» части кристалла. По этой модели, РО представляет собой потенциальную яму для неосновных и барьер для основных носителей заряда. Детально модель Госсика описывается в обзоре [23]. В частности, обнаружен даже такой факт, что размеры РО в кремнии зависят от присутствия кислорода [23, 44], в германии - лития [45]. Отсюда следует, что РО представляет собой более сложное дефектное образование, чем простая совокупность точечных дефектов вакансионного типа.
Авторы [46] выделяют в процессе формирования РО четыре стадии. 1. Каскадная стадия. Процессы: па этой стадии определяются свойствами облучения (энергией, массой бомбардирующей частицы и т. п.), а не примесным составом кристалла и точечными дефектами, возникающими в объеме одновременно с образованием РО. 2. Посткаскадная стадия. В течение этой стадии на месте каскада формируется вакансионное ядро РО. Во внешней области радиусом 103 А происходит взаимодействие вытесненных из каскада междоузельных атомов с точечными дефектами, образовавшимися вне каскада, а также с исходными химическими примесями. В последнем случае часть примесных атомов может оказаться вытесненной из замещающего положения в междоузельное (по [27]), что приведет к резкому возрастанию их диффузионной способности [40]. 3. Квазихимическая стадия. На этой стадии имеет место миграция примесных атомов, оказавшихся на стадии 2 в диффузионно-активном состоянии, к стокам, в которых примесь опять переводится в неподвижное состояние. Одновременно, в ядре РО происходит объединение вакансий друг с другом, приводящее к его стабилизации. В периферической части РО образуется сложная оболочечная структура (атмосфера), состоящая из атомов химических примесей и их комплексов (как друг с другом, так и при участии вакансий). 4. Стадия аккомодации. По мере набора дозы облучения непрерывно изменяются свойства матрицы, что обусловлено введением точечных дефектов и взаимодействием их с исходными несовершенствами кристалла (в частности, с примесями). При этом образуются комплексы дефектов, часть которых проявляет электрическую активность, меняя концентрацию основных носителей заряда. При достаточно больших концентрациях РО вступают в действие эффекты перекрытия оболочек РО, а затем их ядер, что, при определенных условиях, вызывает аморфизацию кристалла. Разупорядоченные слои образуются либо в результате перекрытия РО в некоторой части облучаемого слоя, либо вследствие накопления, при определенных условиях, точечных дефектов до больших концентраций [36]. При образовании и стабилизации РО выделяется несколько стадий: развитие каскада смещений (10"14- 10"13 с); термолизация области возбуждения и выход междоузельных атомов из РО (10"14- 10 10 с); диффузия дефектов, частичная их аннигиляция, образование стабильных кластеров междоузельных атомов и вакансий, а также комплексов, включающих примесь; установление равновесия между РО и окружающей матрицей.
Образование аморфной фазы внутри отдельной РО в значительной степени контролируется вторым и третьим из перечисленных процессов. Действительно, для перехода какой-либо области кристалла в аморфное состояние необходима некоторая критическая концентрация дефектов, составляющая по дивакансиям 7-Ю19 см 3 [48] и по тетравакансиям 4-1019см"3 [49]. Концентрация образовавшихся стабильных комплексов внутри РО зависит от концентрации производимых ионом смещений и температуры образца. Необходимое условие аморфизации выбранной области кристалла по любому из перечисленных механизмов - пространственное разделение в этой области вакансий и междоузельных атомов [50, 51]. Именно это обеспечивает накопление дефектов одного знака (вакансий или междоузельных атомов) до концентраций, необходимых для перехода монокристалла в аморфное состояние, иначе аннигиляция приводит к насыщению процесса накопления дефектов на уровне низких концентраций.
Третий механизм проявлялся в экспериментах по облучению полупроводников легкими ионами. Так, в кремнии, облученном ионами (например, В+, Ne4), наблюдалось образование двух аморфных слоев [52-55]. Один из них находился в объеме полупроводника, и его положение определялось областью максимальных потерь энергии внедряемых ионов на атомные столкновения. Другой аморфный слой располагался вблизи поверхности, и, как показали результаты специальных исследований, появление этого слоя связано с диффузией дефектов к поверхности и накоплением их до концентраций, необходимых для аморфизации полупроводника [54, 55]. Указанный выше механизм аморфизации полупроводников иллюстрируется результатами накопления парамагнитньк вакансионных центров (РТ-центров, связанных с образованием аморфной фазы [51, 56]) в пленках поликристаллического кремния [57].
Исследование аморфизации поверхности кремния методом комбинационного рассеяния света
Известно, что аморфизация кристаллических тел может происходить путем воздействия высокоэнергетических излучений, к которым относятся «-, Р , у-излучения, протоны и нейтроны, а также рентгеновское и ультрафиолетовое излучение [103].
Из всех радиационных эффектов определяющую роль в процессе аморфизации играют эффекты смещения, при которых происходит изменение нормальных положений атомов (или ионов) в узлах решётки. Необходимым условием аморфизации является пространственное разделение вакансий и междоузельных атомов. Это обеспечивает накопление дефектов одного знака до концентраций, необходимых для аморфизации. В противном случае вакансии и междоузельные атомы рекомбинируют друг с другом, что уменьшает степень повреждения кристалла.
При исследовании облученных образцов кремния наблюдалось наличие тонких аморфизированных слоев вблизи поверхности образцов. Это связано с тем, что альфа частицы, не могу проникнуть в глубь образца. Поэтому дефекты образуются в близи бомбардируемой поверхности и на противоположной поверхности вследствие существования атомов отдачи. Так как аморфизированные слои получаются намного тоньше объема образца, то необходимо использовать метод измерения спектров комбинационного рассеяния света для случая, когда луч лазера, вызывающий появление данных спектров направлен под малым углом относительно поверхности. При интерпретации экспериментальных спектров некристаллических материалов, как правило, используют метод сравнительного анализа полученных спектров с колебательными спектрами аналогичных по химическому составу кристаллов. В частности, можно использовать спектры комбинационного рассеяния. Сопоставление частот характеристических полос и сравнение их интенсивностей в обоих спектрах позволяет сделать выводы об изменении межатомного взаимодействия при переходе от кристаллического к неупорядоченному состоянию. Если колебательный спектр не изменяется, это позволяет сделать вывод о сохранении в некристаллическом материале ближнего порядка в расположении атомов, характерного для кристалла. Сдвиг характеристических полос по частоте свидетельствует об изменении характеристик (длин, углов) соответствующей химической связи. Отсутствие какой-либо полосы в спектре некристаллического материала указывает на разрушение соответствующей химической связи. Отсутствие какой-либо полосы в спектре некристаллического материала указывает на разрушение соответствующей химической связи или группировки атомов. В настоящее время отсутствуют теоретически обоснованные аналитические соотношения, позволяющие надёжно определить из результатов колебательной спектроскопии ближайшие межатомные расстояния и параметры среднего порядка.
Спектр комбинационного рассеяния (КР) соответствует спектру плотности колебательных состояний кристалла [104]. КР - уникальный метод определения в образцах аморфного кремния следов кристаллической структуры. Наличие резкой линии 522 см"1 в спектре КР указывает на присутствие кристаллической структуры и является показателем неполной аморфизации образца.
На рис. 2.1 приведены спектры комбинационного рассеяния, полученные на структурах Ti-Si-Al , изготовленных на основе л-Si. Для возбуждения спектров КР использовали излучение непрерывного неодимового лазера ЛТН-402А (длина волны 0,522 нм, мощность 0,1 Вт). Регистрация спектров осуществлялась на установках ДФС-52. Эксперименты выполнены при комнатной температуре.
При этом аморфная фаза образуется во время облучения при выполнении следующих условий: облучение проводится при низких температурах, когда тепловое движение пар Френкеля заторможено, время термоионизации разупорядоченных областей много меньше характерных времён взаимодействия дефектов между собой, концентрация дефектов в разупорядоченных областях больше критической.
Изменение распределения концентраций центров рекомбинации при облучении
Вольт-фарадные характеристики контактов металл-полупроводник при различных дозах облучения приведены на рис. 3.4 для образцов на основе титана и на рис. 3.6 для образцов на основе кобальта. Результаты измерений на образцах не подвергнутых облучению, либо облученных дозами до 1012 воспроизводимы. Изучаемые характеристики имеют ряд особенностей: во-первых, график указанных характеристик нелинейный; во-вторых, экстраполяция вольт-фарадных характеристик к нулевому значению С2 дает различные значения диффузионного потенциала. Величина диффузионного потенциала зависит от выбора экстраполируемого участка зависимости.
Такие особенности вольт-фарадных характеристик указывают на то, что концентрация мелких доноров изменяется в зависимости от дозы облучения. Концентрационные профили центров рекомбинации были рассчитаны из вольт-фарадных характеристик по методике, описанной в п. 3.1. Графики распределения концентрации мелких доноров приведены на рис. 3.5 для образцов на основе титана и на рис. 3.7 для образцов на основе кобальта. Вид данных зависимостей показывает, что сделанные выше предположения подтверждаются - концентрация примеси достаточно сильно меняется по координате. Изменение профиля распределения центров рекомбинации в контактах металл-полупроводник на основе кобальта по мере увеличения дозы облучения (частиц/см2): 1) 2-Ю10,2) 4-Ю10,3) 6-Ю10,4) 8-Ю10, 5) 6-Ю11 X, см контакте еще сказывается. Поэтому для характеристики образцов, подвергнутых облучению, использовались результаты при напряжениях смещения до 1 В. В этом случае обратный контакт находится при прямом смещении и влияния не оказывает.
При увеличении дозы облучения профиль концентрации центров рекомбинации изменяется следующим образом: компенсированный слой возникает у поверхности и постепенно развивается в глубь полупроводника. Глубина залегания максимума концентрации центров рекомбинации, мкм 2,39 2,4 5,74 4,28 6,63 Уменьшение концентрации с ростом дозы облучения и сдвиг макси мума концентрации вглубь полупроводника могут быть связаны с диффу зией первичных дефектов и одновременным образование -центров и дивакансии. Данный вопрос необходимо проанализировать подробнее.
Образцы облучались альфа-частицами, образующимися в результате альфа-распада 244Ст и имеющими энергию порядка 5,4 МэВ. Эта энергия существенно превышает энергию разрыва химической связи. Поэтому возникающие дефекты можно разделить на две категории:
1. Первичные радиационные дефекты, которыми являются вакансии кремния и междоузельные атомы кремния, так называемые пары Френкеля.
2. Вторичные радиационные дефекты являются результатом развития процессов облучения и взаимодействия первичных радиационных дефектов. Дело в том, что изолированные вакансии имеют малую энергию активации, поэтому весьма подвижны при комнатной температуре. Они в течение нескольких минут уходят на стоки, образуя комплексы, которые имеют различный состав. В первую очередь это дивакансии, которые являются весьма стабильными. В исходном кремнии всегда много кислорода, до 1018 атомов/см3. Поэтому достаточно интенсивно должны возникать 4-центры, а также наблюдаться некоторая концентрация комплексов вакансия - технологическая примесь.
Термостимулированная генерация с глубоких уровней ОПЗ вр-и-переходах
Для того чтобы найти параметры глубоких уровней были измерены термостимулированные емкости (ТСЕ) /?-и-переходов. Исследовались три образца, представляющих собой кремниевые / -л-переходы, два из них подвергались облучению альфа-частицами с дозами 2,5 10 частиц/см и 1,2-1012 частиц/см2.
Температурная зависимость ТСЕ в диапазоне 90...350 К для необлу-ченного образца приведена на рис. 4.2. В диапазоне температур 90...350 К наблюдается монотонный рост емкости, что связано с процессами ионизации глубоких центров. Зависимость емкости от температуры для необлу-ченных образцов воспроизводилась при повторном эксперименте.
Типичная температурная зависимость емкости для облученных образцов приведена рис. 4.3. Так же как и для необлученного образца при нагреве до 300 К наблюдается монотонный рост емкости, но при нагреве выше 300 К, наблюдается резкое увеличение роста емкости. Этот факт указывает на то, что на этом участке температур происходят процессы, более сложные, чем ионизация глубоких центров. Можно предположить, что эти процессы связаны с распадом комплексов. Более подробно предполагаемая модель распада комплексов будет рассмотрена в пункте 4.4. На рис. 4.4 приведена производная термостимулированнои емкости необлученного образца для первого нагрева (для второго нагрева производная ТСЕ выглядит аналогично). Для разделения общей экспериментальной кривой на отдельные составляющие была использована формула (4.3.1). Первыми определялись энергии уровней, которые дают хорошо выраженные максимумы ТСЕ в области высоких температур. После определения параметров уровня кривая, построенная по формуле (4.3.1), вычиталась из экспериментальной кривой и определялись параметры следующего уровня. Всего из производной ТСЕ для необлученного образца удалось вычислить параметры пяти уровней - данные приведены в табл. 4.1.
Аналогичные вычисления производились для производных от ТСЕ облученных образцов. Типичный вид производной термостимулированнои емкости от температуры для р-я-перехода, облученного альфа-частицами, приведен на рис. 4.5. Результаты всех вычислений параметров глубоких центров приведены в табл. 4.1.
Проанализируем на основе литературных данных природу обнаруженных уровней. Модель уровня с энергией активации 0,16 эВ хорошо исследована — это Л-центр. Вакансия - атом кислорода (Л-центр) является доминирующим дефектом в кремнии, полученном вытягиванием из расплава [121, 122]. Первоначально А-цетр был обнаружен при измерении температурной зависимости концентрации носителей заряда. Его энергетическое положение в работе [4] определено как Ec-Et=(0,16+1,1 10"4T) эВ, в работе [107] - Ес-Ег=(0Д7±0,005)эВ. Уровень с энергией (0,06-0,07) эВ может быть связан с наличием мелких донорных центров, возникающих в кремнии с высоким содержание кислорода [121], а уровень (0,53±0,01)эВ - с вакансионно-кислородными комплексами [4]. Пик № 3, наблюдаемый в облученном кремнии может соответствовать либо вакансии (V-V) /0, чье энергетическое положение определяется как (0,42±0,02) эВ, либо -центру с энергетическим уровнем (0,44±0,01) эВ [107].
Уровень с энергией 0,14 эВ может быть обусловлен наличием термодоноров 1 типа (кислородные образования в кремнии типа БіОз или Si04) [121].
Из сравнения ТСЕ необлученного и облученных образцов видно, что при облучении появляется энергетический уровень (0,40±0,03) эВ, соответствующий -центрам, исчезает уровень (0,54±0,03) эВ, соответствующий вакансионно-кислородным комплексам, появляются уровни с большими энергиями (близкими к ширине запрещенной зоны кремния) и высокими температурами активации.
Уровни с энергией близкой к ширине запрещенной зоны, не могут быть связаны с эмиссией носителей заряда в зону проводимости, анализ литературных источников показал, что энергия 0,965 эВ соответствует энергии миграции межузельного кислорода [123].
