Введение к работе
Актуальность темы. Твердые растворы Cd Hg, Те (KPT) являются в настоящее время основным материалом ИК-оптоэлектроники. Тел-лурида кадмия и ртути образуют непрерывный ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны от -0.3 до 1.6 эВ. Это делает возможным не только изготовление на основе одного материала фотоприемников, перекрывающих спектральный диапазон 1+14 мкм, но и формирование на одном полупроводниковом кристалле за счет изменения состава многоцветных ИК-детекторов. Уникальные физические свойства КРТ - малая эффективная масса носителей и низкая диэлектрическая проницаемость-обеспечивают высокое быстродействие приемников излучения, созданных на этом материале.
Создание приборных структур любых йшов (фоторезисторов, фотодиодов и др.) требует разработки методов эффективного управления электрофизическими свойствами кристаллов, в частности, методов легирования- Особенностью КРТ является то, что свойства этого материала существенно зависят от концентрации собственных дефектов, легко образующихся из-за слабой химической связи Hg-Te. Это обстоятельство обуславливает, в частности, один из главных недостатков основного на сегодняшний день способа создания р-п-переходов на КРТ - ионной имплантации. Образование большого числа радиационных дефектов в имплантированной области не только не-позволяет контролировать в широки? пределах концентрацию носителей заряда в ней, ло и приводит к нестабильной работе приборов и быстрой их деградации. Это обуславливает актуальность разработки альтернативных ионной, имплантации методов легирования КРТ и исследования физических аспектов процессов, происходящих при легировании.
В настоящей работе под легированием понимается воздействие на материал, происходящее после завершения пхщесса его выращивания и направленное нэ изменение его свойств путем введения примесных атомов или изменения концентрами собственных дефектов. В качестве методов такого воздействия используется диффузия fiy.lMOCU (индия) и ионно-лучевое травление (ШГГ) - обработка поверхности
низкоэнергетичными ионами аргона (Е<2 кэВ).
Целью работы являлось исследование физических аспектов явлений, имеющих место при легировании НРТ, и разработка модели, описывающей перестройку дефектно-примесной структуры и взаимодействие дефектов в процессе легирования.
Научная новизна. В работе впервые получены следующие результаты.
На основе предложенной модели, количественно учитывающей взаимосвязь концентрации примеси с концентрацией собственных дефектов и носителей, показано, что снижение эффективности легирования НРТ индием по мере увеличения его концентрации обусловлено самокомпенсацией примеси собственными точечными дефектами, генерируемыми в процессе легирования.
Исследовано влияние эффекта самокомпенсации на характер диффузионных процессов в диапазоне температур 300+390 С и показано, что это* эффект обуславливает концентрационную зависимость коэффициента диффузии индия в КРТ.
Разработан способ легирования КРТ индием, из халькогенидного стеклообразного полупроводника системы (Ge-S):In и показано, что использование последнего в качестве диффузанта позволяет эффективно управлять граничными условиями процесса диффузии, не прибегая к независимому контролю за вводимой в процесс массой примеси и диффузантз.
Показано, что эффект инверсии типа 'проводимости, происходящей при легировании КРГ состава у.О.24 с концентрацией нескомпвнсиро-ванных акцепторов 5-1015+2-1017 см"3 методом ИЛТ обусловлен генерацией на поверхности кристалла атомов мгжузельной ртути, их диффузией и аннигиляцией с вакансиями.
Показано, что электрофизические свойства материала, формирующегося в-результате ІШТ, определяются совокупностью примесного фона и концентрации донорных дефектов, имекщихся в образце..
Исследована кеханизмы токопротекания в р-п-дареходах на основе KF7, Єчор>,-.;:роьакнкх методом ИЛТ, и показано, что при 60<Т<110 К де%та:'ріг--:,:5"'Мі яьлявтся туннельные , а при Т>110 К - термоактива-
Практическая ценность. Результата, полученные в настоящей работе, способствуй? развитию представлений о дефектно-примесной структуре КРГ и важны для совершенствования технологии изготовления детекторов ИК-иэлучения на этом материале. По результатам работы показано, что метод ЮТ является перспективным для созданья новой технологии ИК-фоторезисторов на сзнове KPT. На основании полученных результатов разработана также технология создания р-п-переходоз на основе КРГ, позволяющая получать многоэлементные фотоприемники о обратннми токами через р-n-переход, меньшими,чем у аналогичных диодов, созданных методом ионной имплантации.
Апробация работы. Основные результаты работы докладі/вались не Всесоюзных сэминарах "Пр.шеи и дефекта в узкозошшх полупроводниках" (Павлодар, 1987 и 1989), Шестой Всесоюзной конференции по физико-химическим осі ->вам легирования полупроводниковых материалов (Москва, 1988), Республиканской конференции "Физика и химия поверхности и границ раздела узкощелевых полупроводников" (Алушта, 1990), Всесоюзном семинаре "Многослойные структуры на основе узкощелевых полупроводников" (Нукус, 1990), XII Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Киев, 1S90), V Всесоюзном семинаре "Тонкие пленки и эпитаксиальнье слои узкозонных полупроводников" (Н.Новгород, 1991), а такай на семинарах лаборатории фотоэлектрических явлений в полупроводниках ОТ им.А.Ф.Иоффе АН СССР.
По материалам диссертации подано две заявки на изобретение.
В 1990 г. работа "Альтернативные методы легирования узкоще-левого полупроводника Cd Hg Те", основу которой составили материалы настоящей диссертации, удостоена премии Отделения физики твердого тела ФТИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР.
Публикации. Основные материала диссертации опубликованы в 11 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введении, четырех глав, заключение и библиографии. Она включает 81 страницу машинописного текста, 40 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 80 на менованк . Общий объем диссертации составляет 135 страниц.
