Ефекти компенсації у напівпровідниках та сенсора радіації на цій основі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І. І. МЕЧНИКОВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

ЕФЕКТИ КОМПЕНСАЦІЇ У НАПІВПРОВІДНИКАХ ТА СЕНСОРИ РАДІАЦІЇ НА ЦІЙ ОСНОВІ

01.04.10 - Фізика напівпровідників і діелектриків

ХІВРИЧ ВОЛОДИМИР ІЛЛІЧ

Одеса 2006

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у відділі радіаційної фізики Інституту ядерних досліджень Національної Академії наук України.

Офіційні опоненти: Ільченко Василь Васильович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри фізичної електроніки;доктор фізико-математичних наук, професор

Гнатенко Юрій Павлович, доктор фізико-математичних наук, професор Інститут фізики НАН України, завідувач відділу

Курмашов Шаміль Джамашович, доктор фізико-математичних наук, професор Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, завідувач лабораторії.

Провідна установа: Інститут фізики напівпровідників імені В. Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ.

Захист відбудеться “24“ лютого 2006 року о 14 ⁰⁰ на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 41.051.01 при Одеському національному університеті імені І. І. Мечникова за адресою: вул. Дворянська 2, м. Одеса 65026.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеського національного університету імені І. І. Мечникова за адресою: вул. Преображенська 24, м. Одеса, 65026.

Автореферат розіслано “ 23 “ січня 2006 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 41.051.01 О. П. Федчук

АНОТАЦІЯ

Хіврич В. І. Ефекти компенсації у напівпровідниках та сенсора радіації на цій основі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників та діелектриків. Одеський національний університет ім. І. І. Мечнікова, Одеса, 2006.

Дисертація присвячена вивченню та практичному використанню закономірностей впливу компенсації, яка змінювалась за рахунок стехіометрії або опромінення різними видами радіації, на електричні оптичні та спектрометричні характеристики ряду бінарних і атомарних напівпровідників та сенсорів на їх основі. Дослідження сильнолегованих і компенсованих власними дефектами монокристалів CdTe виявлено всі закономірності, передбачувані теорією, і показано, що такі кристали можуть служити моделлю аморфного напівпровідника. Показано, що опроміненням -фотонами Co⁶⁰ можна значно розкомпенсувати кристали і зробити їх придатними для виготовлення спетрометрів ядерних випромінювань. Вивчено вплив -опромінення невеликими дозами на кристали CdS, ZnSe, ZnSe<Te>, Si p-типу і виявлено покращання їх електрофізичних характеристик, а в тестових Si_0.75Ge_0.25/Si гетероструктурах досягнуто повної релаксації механічних напруг. Спостережено також покращання параметрів на пластинах Si і на діодних структурах після опромінення невеликими флюенсами швидких нейтронів.

Виявлена підвищена радіаційна стійкість нейтронно-легованого кремнію, яка обумовлена стоками радіаційного походження.

На основі білякрайового поглинання в Si запропоновано технологічний дозиметр швидких нейтронів для флюенсів ?10¹⁵ н/cм².

Компенсація електропровідности в надчистому n-Si стала основою розробки аварійного дозиметра нейтронів, а удосконалений МОН-транзистор - аварійним -дозиметром.

Ключові слова: напівпровідники, кремній, телурид кадмію, кристали, компенсація, радіація, дозиметрія, радіаційна стійкість, стоки.

ABSTRACT

напівпровідник атомний бінарний монокристал

Khivrych V.I. Effects of compensation in semiconductors and irradiation sensors, made on it base. - Manuscript.

Thesis for a Doctor of Science degree by speciality 01.04.10 - physics of semiconductors and dielectrics. - Odesa National University by I. I. Mechnikov, Odesa, 2006.

The thesis is devoted to the study and practical use of regularities of compensation influence (caused by stoichiometry or irradiation) on electrical, optical and spectrometric characteristics of binary and atomic semiconductors and devices, made on it base. While study of CdTe monocrystal, highly doped and compensated by initial defects, all theory forecasts were observed. It was shown the possibility to use such crystals as the model of amorphous semiconductor. Irradiation by gamma-rays of Co⁶⁰ may discompensate crystals and made them useful for nuclear irradiation spectrometers. As it was shown, low dose gamma-irradiation of CdS, ZnSe, ZnSe<Te> leads to improving of their electrophisical characteristics, and complete relaxation of mechanical tension occurs in irradiated test Si_0.75Ge_0.25/Si structures. Improving of parameters of Si wafers and diode structures was also observed after irradiation by low fluencies of fast neutrons.

Higher radiation hardness appeared in neutron transmutation doped silicon, which is caused by radiation origin drains.

While study of near edge absorption in Si, technological dosimeter of fast neutrons for fluences more than ?10¹⁵ n/cm² was proposed.

Electroconductivity compensation in high purity n-type Si has become the base of accident neutron dosimeter design, and improved MOS-transistor was used as accident gamma-dosimeters.

Keywords: semiconductor, silicon, CdTe, crystals, compensation, radiation, dosimetry, radiation hardness, drains.

АННОТАЦИЯ

Хиврич В. И. Эффекты компенсации в полупроводниках и сенсоры радиации на этой основе. - Рукопись.

Диссертация на соискании ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков. - Одесский национальный университет им. И. И. Мечникова, Одесса, 2006.

Диссертация посвящена изучению и практическому использованию закономерностей влияния компенсации, которая изменялась за счет стехиометрии или облучения различными видами радиации на электрические, оптические и спектрометрические характеристики ряда бинарных и атомарных полупроводников, а также сенсоров на их основе. Исследования сильнолегированных и компенсированных собственными дефектами монокристаллов CdTe обнаружили все закономерности, предсказанные теорией, и показали, что такие кристаллы могут служить моделью аморфного полупроводника.

Выяснено, что облучением гамма-фотонами Co⁶⁰ можно значительно раскомпенсировать кристаллы и сделать их пригодными для изготовления спектрометров ядерных излучений.

Изучено влияние малых доз гамма-радиации и быстрых нейтронов на электрофизические характеристики кристаллов и приборов. Подчеркивается, что впервые о благотворном влиянии малых доз гамма-фотонов Co⁶⁰ сообщено в соавторстве в 1967 и 1971 годах.

Показано, что малые дозы нейтронов увеличивают в диодах пробивные напряжения и улучшают прямые ветви ВАХ, на пластинах Si улучшается однородность, на фотосцинтилляционных детекторах (Si фотодиод + ZnSe<Te> сцинтиллятор) при облучении нейтронами деградация фотодиода компенсируется увеличением интенсивности люминесценции. Нейтроны как бы “очищают” сцинтиллятор от центров безизлучательной рекомбинации.

При облучении небольшими дозами (до 10³ Гр) гамма-фотонами Co⁶⁰ в монокристаллах ZnSe блочной структуры наблюдается радиационно-стимулированный процесс твердофазной перекристаллизации, а в тестовых Si_0.75Ge_0.25/Si гетероструктурах релаксация механических напряжений, возникающих из-за несоответствия постоянных решеток пленки и подложки.

Показано, что при облучении большими дозами нейтронов в кремнии проявляются наряду с кластерами вакансионной природы кластеры с межузельных атомов.

Впервые показана повышенная радиационная стойкость нейтронно-легированного кремния, которая обусловлена стоками радиационного происхождения. Это нашло продолжение в использовании предварительного облучения быстрыми нейтронами и последующего отжига для образования таких сенсоров - микродефектов различной природы: пор, дислокационных петель, нейтральных примесных комплексов и т.д., которые образуются после отжига радиационных дефектов.

На основании многочисленных литературных данных, а также собственных исследований радиационной стойкости сверхчистого (по легирующим примесям) Si n- и p-типа сделан обобщающий вывод, что так называемое “предельное” положение уровня Ферми Ev + 0,39 эВ, соответствующее концентрации дырок ~ 10¹²см^-3, связано с остаточной концентрацией атомов бора в кристаллах кремния, а не с превалирующей концентрацией дивакансий, как считалось рядом авторов ранее.

Выяснена высокая радиационная стойкость сверхчистого Si p-типа, концентрация дырок которого волнообразно осциллирует возле значения ~ 10¹²см^-3 вплоть до дозы 10⁸ Гр. Осцилляции объясняются проявлением на разных стадиях облучения межузельного бора, углерода и комплексов с ними.

Изучено поведение сверхчистого Si n-типа при облучении быстрыми нейтронами. Как и при гамма-облучении Si n-типа конвертирует p-тип с выходом концентрации дырок (p) на ~ 10¹²см^-3. Темп уменьшения концентрации электронов n ~ Ф^-2.

В образцах p-типа, частично компенсированных атомами фосфора, наблюдается рост p, обусловленный интенсивным расходом фосфора на образование Е-центров. Подчеркивается, что это может быть дополнительным способом увеличения радиационной стойкости Si р-типа и сенсоров на его основе.

Сравнение действия 50 МэВ протонов с быстрыми нейтронами реактора показало, что при близких концентрациях кластеров протоны образуют на 2 - 3 порядка больше точечных дефектов.

Приведены примеры использования научных результатов:

- изучение ОКП дало способ измерения флюенсов нейтронов 10¹⁵ см²;

- закономерности компенсации в особочистом n-Si стали основой аварийного дозиметра нейтронов;

- улучшенная МОП-структура - аварийным -дозиметром.

Ключевые слова: полупроводники, кремний, теллурид кадмия, кристаллы, компенсация, радиация, дозиметрия, радиационная стойкость, стоки.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Широке застосування ядерної енергії в промисловості та різних видів радіації в науці, техніці, у різноманітних технологічних процесах, в медицині, військовій справі вимагає надійного радіаційного контролю.

Найкращими сенсорами для контролю наявності та спектрометрії найпроникливішого гамма-випромінювання, яке, як правило, супроводжує більшість ядерних реакцій, є сенсори на основі монокристалів Ge. Оскільки атомний номер цього елемента 32 (для Si - 14), то це забезпечує добру гальмівну здатність гамма-фотонів, поглинання яких забезпечує утворення значної кількости електронно-діркових пар (середня енергія, що витрачається на їхнє утворення, ~ 2,8 еВ, у Si - 3.5 еВ), і які реєструються сенсором.

Але германієві детектори мають суттєву ваду - вони ефективно працюють за температури 77К (охолодження забезпечує малу концентрацію носіїв у зоні провідности і, відповідно, зменшує струмові шуми). В цьому плані сенсори на основі монокристалів CdTe мають значні переваги: у них більші атомні номери (Cd - 48, Te - 52), велика ширина забороненої зони (1,5 еВ проти 0,65 еВ в Ge). Це дає змогу ефективно міряти потужності гамма-випромінювання та його спектри без охолодження за кімнатної та вищих температурах (до 150 °С).

Однак технологія вирощування монокристалів CdTe до недавнього часу була далека від досконалості - кристали містили значні концентрації домішок та дефектів - і вони значно програвали сенсорам з Ge та Si.

Слід завважити, що на сучасну пору кремній - широко вживаний матеріал для спектрометрії заряджених частинок та дозиметрії нейтронного випромінювання.

Для кристалів CdTe, як і для інших бінарних напівпровідників, характерне явище самокомпенсації, що дуже занижує їхні електрофізичні параметри.

Легування атомами хлору певним чином “очищає” кристали від домішок і власних дефектів, утворюючи при цьому електрично-нейтральні комплекси. Це один з технологічних прийомів одержання досконалих кристалів.

У даній дисертаційній роботі апробовується спосіб “руйнації” наслідків самокомпенсації шляхом введення радіаційних дефектів. Разом з тим дослідження сильно легованих і сильно компенсованих (за рахунок самокомпенсації) монокристалів CdTe представляло також самостійний інтерес і пов'язано це з прямим перетворенням сонячної енергії в електричну за допомогою напівпровідникових елементів.

Справа в тому, що „сонячна” електроенергія, отримувана таким способом надзвичайно дорога і вартість ця обумовлена значною вартістю монокристалічного напівпровідникового матеріалу (в першу чергу кремнію).

Тому погляди дослідників були звернуті на аморфні напівпровідники, зокрема на аморфний кремній, виробництво яких значно дешевше.

Для створення ефективних фотоперетворювачів на аморфному матеріалі потрібно попередньо провести всебічні дослідження. Механізми ґенерації-рекомбінації неосновних носіїв та явища перенесення носіїв струму в аморфних напівпровідниках відрізняються від відповідних механізмів у монокристалах.

Найвищий ступінь невпорядкованості існує в аморфних напівпровідниках, де відсутній дальній порядок розміщення атомів. На відміну від аморфних металів у них відсутнє щільне пакування атомів; такі об'єкти складаються з атомів, об'єднаних ковалентними зв'язками, котрі утворюють відкриту сітку з кореляцією положень атомів до третього-четвертого найближчих сусідів. Таке їхнє розташування зумовлює існування краю оптичного поглинання, активаційного механізму електропровідности й інших, властивих лише напівпровідникам особливостей [1].

Як показано теоретично в роботі [2], повністю компенсований по електропровідности кристалічний напівпровідник може служити моделлю аморфного напівпровідника, вивчати властивості якого зручніше, оскільки в цьому випадку відомі ефективна маса носіїв, деякі параметри рельєфу зон і т.п.

Існує декілька способів компенсації напівпровідників. Це:

1) леґування мілкими домішками в процесі вирощування кристалів або високотемпературна дифузія глибоких домішок;

2) зміна стехіометрії складу (для складних напівпровідників);

3) введення радіаційних дефектів.

Відзначимо, що перше експериментальне підтвердження теоретичних положень роботи [2] отримано на монокристалах германію, компенсованого радіаційними дефектами [3].

Послідуючі докази правильности теорії [2] були отримані ленінградськими вченими [4, 5] та нами на монокристалах CdTe, які були сильно леговані і сильно компенсовані власними дефектами. Це було досягнуто за рахунок ефекту самокомпенсації внаслідок зміни стехіометричного складу.

У загальному плані компенсовані напівпровідники - це невпорядковані матеріали, до яких відносять також сильно леговані, аморфні, рідкі та сильно опромінені напівпровідники [6].

Компенсація електропровідности радіаційними дефектами має свої особливості: можна досягти уявної (електричної) аморфізації (моделювання [3]) та реальної. Остання є граничним станом кристала в міру накопичення дефектів. Найдетальніше це питання вивчено в Si [7]. Досі аморфний стан вдалося досягнути тільки йонним опроміненням [7]. Перевага компенсації з використанням радіації полягає в тому, що, застосовуючи різні види опромінення, можна цілеспрямовано та контрольовано вводити як прості, так і складні дефекти, вивчаючи одночасно кінетику зміни основних електричних параметрів і, відповідно, кінетику компенсації.

Отримані закономірності компенсації електропровідности радіаційними дефектами залежно від вихідного стану кристала необхідні, з одного боку, для прогнозування радіаційної стійкости матеріалу і приладів, з іншого боку - для створення сенсорів, чутливих до радіації, наприклад, різноманітних детекторів та дозиметрів.

Іншими словами, пошук способів як підвищення радіаційної стійкости напівпровідників, так і підвищення їх чутливости до дії проникаючої радіації є актуальними проблемами радіаційної фізики напівпровідників.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до планових програм і тематичних планів науково-дослідних робіт відділу радіаційної фізики Інституту ядерних досліджень НАН України:

“Исследование физических процессов в полупроводниках, облученных различными видами ядерной радиации”. № 01.85.0046647 (1985 - 1989 гг.);

“Исследование физических свойств высокоомного Si и разработка на его основе детекторных структур” № 0188.0037445 (1988 - 1991 гг.);

“Радіаційні дефекти в кремнії та в бінарних напівпровідниках, опромінених ядерними частинками” № 01900061102 (1990 - 1994 рр.);

“Дослідження фізичних властивостей нейтронно-легованого кремнію та розробка технології виготовлення детекторів ядерних виготовлення детекторів ядерних випромінювань та напівпровідникових приладів” № 0193U024791 (1992 - 1996 рр.);

“Радіаційна стійкість бінарних напівпровідників та високоомного детекторного Si з різною природою дефектів” № 0100U005118 (2000 - 2002 рр.);

“Особливості формування радіаційних дефектів у напівпровідниках з нейтральними домішками та попередньо опромінених” № 0101U000411 (2002 - 2003 рр.);

“Вплив радіаційних дефектів на електрофізичні властивості детекторних матеріалів і приладів на їхній основі”. № 0103U003637 (2003 - 2005).

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є вивчення та практичне використання закономірностей впливу компенсації, яка змінювалась за рахунок стехіометрії або опроміненням різними видами радіації, на електрофізичні характеристики ряду напівпровідників.

Для досягнення мети були поставлені такі задачі:

1. пошук ефектів самокомпенсації в напівпровідниках, передбачуваних теорією;

2. вивчення закономірностей впливу радіації на кристали з різним ступенем самокомпенсації;

3. вивчення ролі стоків (гетерів) радіаційного походження на закономірності компенсуючої дії радіації;

4. вивчення закономірностей компенсуючої дії різних видів радіації в надчистому кремнії n- і p-типу;

5. вивчення орієнтаційних ефектів по опроміненню в полі-, монокристалічному та нейтронно-легованому кремнії;

6. розробка макетів сенсорів радіоактивних випромінювань.

Комплексність досліджень забезпечувалась застосуванням різноманітних методів досліджень:

1. структурних;

2. електричних;

3. оптичних (поглинання);

4. електровідбиття (різновидність модуляційної спектроскопії);

5. радіометричних (дозиметричні характеристики).

Об'єктом досліджень є напівпровідники: (бінарні представники групи A₂B₆): CdTe, CdS, CdSTe, ZnSeTe; ZnSe;

атомарні - в основному моно- та полікристалічний кремній, гетероструктури Si_xGe_1-x/Si, та макети сенсорів: діоди (в тому числі P-I-Nи) та МОН-структури.

Предметом досліджень є електричні, оптичні та структурні властивості напівпровідників різного ступеня компенсації та структурної досконалости, а також електричні та дозиметричні характеристики різноманітних макетів напівпровідникових сенсорів.

Наукова новизна полягає у виявленні ефектів компенсації, як передбачених, так і непередбачених теорією:

Вперше показано, що потенціальний рельєф, який виникає в монокристалах CdTe внаслідок самокомпенсації, проявляється як складний спектр великомасштабних пасток, експонененціально розподілених за енергіями в забороненій зоні.

Наявність флуктуацій визначає специфіку білякрайового поглинання світла, специфіку S-подібних ВАХ, стрибкової провідности, описуваної законом Шкловського, існування аномальної (залишкової) фотопровідности.

Виявлено також поверхневу аномальну електропровідність з ознаками високотемпературної надпровідности.

Вперше показано, що введення радіаційних дефектів приводить до зменшення впливу самокомпенсації і, відповідно, до зменшення ролі великомасштабних флуктуацій потенціалу. Кристали стають придатними для спектрометрії заряджених частинок.

Вперше показано, що небажаний ефект компенсації електропровідности в кремнію при введенні радіаційних дефектів можна значно зменшити з допомогою введення стоків (гетерів) первинних радіаційних дефектів шляхом попереднього опромінення матеріалу нейтронами і подальшого відпалу. Стоками стають електрично нейтральні структурні мікродефекти (пори, дислокаційні петлі і т. п.). Наявність стоків радіаційного походження проявляється в підвищенні радіаційної стійкості нейтронно-легованого кремнію (НЛК).

Вперше виявлено ефект малих доз радіації в кремнію як за опромінення гамма-фотонами Со⁶⁰, так і швидкими нейтронами реактора. Ефект полягає у збільшенні рухливості носіїв струму, у покращенні однорідності пластин Si, у збільшенні пробивних напруг діoдних структур, у зростанні люмінесценції в кристалах ZnSe<Te>, полікристалах ZnSe та CdS і зменшенні деформаційних полів у тестових ґетероструктурах Si_0.75Ge_0.25/Si. Це своєрідні ефекти компенсації нерівноважних дефектних станів у відзначених матеріалах і структурах.

На основі аналізу численних літературних даних та власних досліджень по впливу -фотонів Со⁶⁰ та швидких нейтронів на надчистий кремній n-типу зроблено узагальнюючий висновок, що, так зване, граничне положення рівня Фермі Ev + 0,39 еВ, пов'язане із залишковою концентрацією бору, а не з наявністю дивакансій, як вважалось рядом авторів раніше.

Показана надзвичайно висока радіаційна стійкість надчистого кремнію р-типу.

Показано, що опромінення кремнію нейтронами приводить до введення, крім точкових дефектів, двох типів складних компенсувальних дефектів: областей розупорядкування вакансійної і мужвузловинної природи.

Вперше запропоновано фізичні принципи створення нейтронних дозиметрів: аварійних - на основі явища компенсації електропровідности у надчистому n-Si, та технологічних - на основі вимірювання коефіціента поглинання в білякрайовій області спектру в звичайному кремнію.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Запропоновано технологію покращення параметрів напівпровідникових матеріалів і приладів шляхом опромінення проникаючою радіацією (ефект малих доз).

2. Запропоновано за допомогою нейтронного легування прецизійний спосіб одержання високоомного кремнію n-типу для виготовлення детекторів з високою енергетичною роздільністю питомих втрат енергії заряджених частинок при ідентифікації по масі продуктів конкуруючих ядерних реакцій.

3. Показано (у співавторстві з колективом провідних наукових та технічних спеціалістів) можливість використання енергетичного реактора РБМК Чорнобильської АЕС для промислового випуску нейтронно-легованого кремнію.

4. Розроблено спосіб підвищення радіаційної стійкості кремнію шляхом введення стоків (гетерів) попереднім опроміненням швидкими нейтронами.

5. Запропоновано спосіб покращання, за рахунок збільшення товщини підзатворного окису, аварійного гамма-дозиметра на основі МОН-структур, придатного також для дозиметрії протонів.

6. На основі проведених досліджень розроблено аварійні гамма-нейтронні дозиметри (“Допинг”), призначені для окремої реєстрації гамма-нейтронного випромінювання в змішаних г-n - полях. Аварійні дозиметри “Допинг” використано при ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС, впроваджено в ІЯД НАН України та Інституті експериментальної фізики РАН (м. Арзамас, Росія).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійною працею автора, узагальненням багаторічних експериментальних досліджень, виконаних здебільшого у співавторстві з: О. П. Дідковським (CdTe - розділи 1 - 3, роботи: [41 - 44, 94, 114 - 116, 126, 128, 138] а також Si -[57]); В. В. Матлаком (CdTe - розділи 1 - 3, роботи: [43, 116); М. Д. Варенцовим (Si - розділи 4 - 6, роботи [28, 67, 76-78, 85]); П. Г. Литовченком, Л. І. Барабаш, А. Б. Розенфельдом (Si, розділи 4 - 6, p-i-n -діоди, МОН-структури - роботи [26, 27, 33, 36, 105-115, 118, 123-129]); А. А. Грозою (Si - розділи 4 - 6, роботи [50,54-56, 62, 66, 91, 92, 110, 119]); із іншими співавторами ( Si - розділи 4 - 6, роботи [2, 15, 16, 36, 37, 39, 42, 63-64, 117]).

Особистий внесок автора полягає в опрацюванні літературних джерел (співавторство в монографії Si - [2]), формуванні мети, завдань досліджень (пошук ефектів компенсації в CdTe та в продовженні вивчення радіаційних ефектів у надчистому n-Si (на перших порах вивчення проводилися у співпраці з А. К. Семенюком, див. [2]) та безпосередня участь у проведенні експериментів з вивчення рекомбінаційних характеристик радіаційних дефектів у надчистому Si, ВАХ моно- та полі-кремнію, частково у вимірах дозиметричних характеристик p-i-n -діодів та МОН- структур.

Участь дисертанта в узагальненні результатів вивчення ефектів компенсації у CdTe та радіаційних ефектів у надчистому кремнію та підготовці їх до друку була визначальною.

На різних етапах розробки г-n - дозиметрів та детекторів постановку задач здійснював безпосередньо П. Г. Литовченко.

Достовірність результатів роботи засвідчується друкуванням матеріалів в авторитетних наукових журналах, працях Міжнародних конференцій та втіленням ряду результатів у практичні макети приладів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи докладалися на багатьох Республіканських та Міжнародних конференціях, Симпозіумах, Конгресах, нарадах і семінарах, зокрема:

“Эффекты памяти и фотопроводимости” ( г. Киев, 1974 г.); “Физика, химия и техническое применение полупроводников А₂В₆ (г. Одесса, 1976 г.); “Глубокие уровни в полупроводниках” (г. Ташкент, 1980 г.); 33-е Cовещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (г. Москва, 1983 г.); Совещание по радиационной стойкости полупроводниковых приборов (г. Ташкент, 1983 г.); “Радиационная физика полупроводников и родственных материалов (г. Ташкент, 1984 г.); “Совершенствование технологии получения и исследования монокристаллов особо чистого полупроводникового кремния (г. Москва, 1985 г.); “Новые экспериментальные методы в радиационной физике полупроводников” (г. Ереван, 1985 г.); VIII Совещание по дозиметрии интенсивных потоков ионизирующих излучений (г. Обнинск, 1987 г.); Всесоюзные координационные совещания по индивидуальной дозиметрии (г. Москва, 1985, 1987 гг.); Международная конференция “Ионная имплантация в полупроводниках и других материалах” (г. Вильнюс, 1983 г.); V Республиканская конференция “Физические проблемы МДП-интегральной электроники (г. Дрогобыч, 1987 г.); Семинары по нейтронному легированию кремния (г. Обнинск, 1981, 1982 гг.), Республиканские семинары (г. Киев); 1-st Intern. Workshop on Accelerator-based Neutron Sources for Boron NCT (USA, 1994), Nuclear and Space Radiation Effects Conference (USA, 1994, 1995, 1996, 2003), International Congress on Radiation Protection (Vienna, 1996); Engineering and Physics in Medicine (Australia, 1995); International Conference on Solid State Dosimetry (1989, 1995, 1998); 4-th International Conference on Radiation Effects on Semiconductor Materials, Detectors, Devices (Italy, 2002); European Symposium on Semicond. Detectors (Germany, 2002); 5-th International Conference “Application of Semiconductor Detectors” (Riga, 1998); 5-th International Conference “Interaction of Radiation with Solids” (Minsk, 2003); 1-а та 2-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників (Одеса, 2002, Чернівці, 2004); Міжнародна науково-технічна конференція СЕМСТ-1 (Одеса, 2004); 5-й Міжнародна школа-конференція “Актуальні проблеми фізики напівпровідників” (Дрогобич, 2005), Всеукраїнський з'їзд „Фізика в Україні” (Одеса, жовтень, 2005).

Публікації. За темою дисертації опублікована 51 робота, з них - 31 стаття у фахових журналах, 3 статті у збірниках праць конференцій, 7 авторських свідоцтв, 10 розширених тез доповідей, поданих на Міжнародних і національних наукових конференціях.

Структура й обсяг дисертації. Робота складається зі вступу, 6 розділів основної частини, загальних висновків, бібліографічного списку використаних джерел, що включає 273 найменувань. Дисертацію викладено на 282 стор.; вона містить 243 сторінки машинописного тексту основної частини, 100 рисунків та 23 таблиці, 8 стор. додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведена загальна характеристика роботи, обґрунтовується актуальність теми, сформульована наукова проблема, визначаються мета і задачі дослідження, особистий внесок здобувача, наведено відомості про апробацію результатів роботи, формулюється наукова і практична новизна отриманих результатів для кращого розуміння ефектів компенсації.

Перший розділ - оглядовий. Тут наводяться основні засади теорії невпорядкованих матеріалів, до яких відносять леговані, сильнолеговані і компенсовані (СЛК), аморфні, рідкі та сильноопромінені напівпровідники [1].

Як відмічають Шкловський і Ефрос [6], леговані напівпровідники при низьких температурах стають невпорядкованими системами: електрони знаходяться не в періодичному полі атомів кристала, а в хаотичному полі домішок.

Основні положення теорії:

сильнокомпенсовані напівпровідники характеризуються наявністю великомасштабних флуктуацій електричного потенціалу;

середньоквадратична глибина флуктуацій (1), де n - концентрація електронів у зоні провідности;

електропровідність () носить активаційний і стрибковий характер. Енергія активації () в області високих температур дорівнює енергетичній різниці між рівнем протікання і рівнем Фермі. Величина залежить від ступеня компенсації K

(2).

Стрибкова провідність повинна описуватись законом Шкловського

, (3)

яка визначає тунельні стрибки на великі віддалі, а коли законом Мотта

 (4)

(стрибки на малі відстані).

Зразки з великомасштабними флуктуаціями повинні мати складні вольт-амперні характеристики (ВАХ) з S-подібною дільницею.

Другий розділ присвячений результатам вивчення електрофізичних властивостей сильнолегованих і сильнокомпенсованих власними дефектами за рахунок самокомпенсації монокристалів CdTe з метою перевірки основних положень вищевикладеної теорії.

Досліджувались кристали CdTe, вирощені (В. В. Матлаком у Чернівецькому держуніверситеті) в парах Cd при тиску ~ 2,5 ат методом розплавленої зони з подальшим відпалом при температурі 900 К та швидким охолодженням. Така технологія вирощування дозволяла отримувати кристали із суттєво зміненою стехіометричною формулою і в результаті вони були сильно леговані міжвузловинними атомами Cd (донори з еВ) і компенсовані власними вакансіями (акцептори з еВ). Питомий опір кристалів був у межах Ом см, енергія активації електропровідности в межах еВ. Такі величини , відповідно до теорії та попередніх літературних даних [5], свідчили про те, що ступінь компенсації К в досліджуваних кристалах практично дорівнює 1 (по даним [5] при еВ ). У цих кристалах при дослідженні температурних залежностей провідности в інтервалі температур (110 - 160) К виявлені дільниці стрибкової провідности, передбачувані теорією Шкловського (3), при подальшому зниженні температури спостерігався відомий закон Мотта (4). Верхня температура межі прояву закону (1) тим більша, чим більша енергія активації провідности , так, для , для . Наявність закону (1) свідчила, відповідно до теорії [2], про існування в кристалах флуктуацій електростатичного потенціалу, між якими енергетично вигідні тунельні стрибки електронів на великі віддалі. На монокристалах CdTe це було перше експериментальне підтвердження формули (1), раніше справедливість закону (1) отримано на кристалах GaAs, Ge.

Вимірювання. температурної залежності ВАХ виявило передбачувану S-подібну ділянку - ефект перемикання. Складний характер ВАХ: наявність лінійних (ділянка І), квадратичних (ділянка ІІІ) та ще складніших залежностей струму від напруги (ІІІ, IV) властивий для струмів, обмежених просторовим зарядом (СОПЗ) [8] проявляються всі ознаки наявности пасток: закон Ома (І), квадратична дільниця (ІІІ), швидкий ріст струму (кінець дільниці ІІІ за температур 77 - 104 К), обумовлений завершенням заповнення пасток. Наявність (на останній стадії дільниці ІІІ) залежности , відповідно до [8], дає інформацію щодо їх розподілу в забороненій зоні: концентрація пасток на одиницю енергії експоненціально спадає з енергією, починаючи від дна зони провідности.

Параметр не має ясного фізичного сенсу [8], але за нашими даними його величина залежить від ступеня компенсації матеріалу (і відповідно від ) (табл. 2).

Найцікавіша частина ВАХ - виникнення від'ємного диференціяльного опору - перемикання (дільниця V). До точки А ВАХ зворотна - і це дає підставу стверджувати, що перемикання електронної природи. З точки В ВАХ не зворотна, виникає ефект пам'яти, зразки набувають металевої провідности. Металевий стан дуже недосконалий - опір слабко або взагалі не залежить від температури (крива 2). Металеву провідність - стан пам'яти - можна зруйнувати нагріванням до 130 С або прикладанням імпульсів струму за величиною відповідних напрузі перемикання. Відповідно до [9] у мікронеоднорідних системах виникає шнурування струму і, як наслідок, розігрівання обмеженого об'єму кристала. В аморфних напівпровідниках це зумовлює фазові переходи, в компенсованих напівпровідниках - до виникнення високопровідних змикань металевої провідности. В нашому випадку ми вважаємо, що при шнуруванні струму відбувається часткове виділення атомів Cd або проникнення атомів електрода (In) в об'єм кристала. Про це свідчить наявність “стрибка” опору при 3,3 К, що збігається з температурою переходу In в надпровідний стан. Для зразків із золотими контактами також спостерігається перехід у металевий стан, але “стрибка” опору не виявлено.

На основі проведених експериментів по впливу інтенсивности світла на енергію активації провідности та на напругу перемикання робиться висновок про якісне підтвердження теорії про обернено пропорційну залежність середньоквадратичної величини глибини флуктуацій потенціального рельєфу від концентрації носіїв у зоні n - формули (1).

Подальшим якісним підтвердженням теорії [2, 6] є досліди по вивченню білякрайового поглинання. Звичайно, край фундаментального поглинання в напівпровідниках та діелектриках описується формулою

,

де - характерна енергія, залежна від температури виміру: (правило Урбаха). В компенсованих напівпровідниках майже не залежить від температури і її величину визначає ступінь компенсації [4]. Білякрайове поглинання обумовлене хвостами густини станів, які залежать від глибини рельєфу (1). Оскільки , то експериментально показано вплив інтенсивности світла (що змінює n) також на величину (рис. 4, табл. 4).

З рисунка видно, що білякрайове поглинання описується двома експонентами: першу ми пов'язуємо з власне білякрайовим поглинанням (), другу - з переходами в середині ям потенціяльного рельєфу ().

Як видно з таблиці, , залежать від інтенсивності світла, тобто від . неоднозначно залежить від температури, що суперечить правилу Урбаха. Ця ситуація легко пояснюється, якщо, як в [10], представити сумою двох складових: , де - підпорядкована правилу Урбаха, - зумовлена наявністю мікрополів.

У нашому випадку мікрополя зумовлені флуктуаціями потенціалу, мірою яких є . Оскільки , а при зниженні температури зменшується n, то згідно з (1), відбувається ріст і, отже, , що в сумі може перекрити зменшення . Звичайно темп зменшення n може бути найрізноманітнішим, тому і ріст буде різним і відповідно буде адекватна залежність від температури.

Черговим підтвердженням теорії невпорядкованих напівпровідників є передбачення С. М. Ривкіним аномальної (різновидности залишкової чи “замороженої”) фотопровідности (АФП). Відповідно до М. І. Корсунського [11] АФП характеризується таким:

Стаціонарна величина фотопровідности не залежить від інтенсивности світла і визначається лише довжиною хвилі використаного світла.

Час релаксації АФП обернено пропорційний інтенсивности світла (Ф).

Показано спектральний інтервал прояву АФП в СЛК кристалах CdTe, інтервал її існування збігається з короткохвильової границї з шириною забороненої зони (1,6 еВ), довгохвильової - приблизно з енергією активації провідности (0,6 еВ).

При освітленні кристалів світлом з = 0,8 мкм та =0,96 мкм величини стаціонарної АФП і не залежать від інтенсивности світла, на противагу сталій релаксації , яка при переході від до залежить від інтенсивности Ф, але так, що добуток Ф = const.

Вивчення електрофізичних властивостей напівізольованих монокристалів CdTe закінчується параграфом, в якому описано, як за певної механічної обробки поверхні кристалів р-типу виявлено аномальні залежності опору від температури і струму, які трактуються як можливі прояви високотемпературної надпровідности. За повного стравлення поверхневого дефектного шару, який являв собою сітку дислокацій із n-типом провідности, аномалії зникають. Зроблено припущення про можливу екситонну природу аномалій.

Проведені дослідження підтвердили всі передбачення теорії і показали, що СЛК кристали CdTe можуть бути чудовою моделлю аморфного напівпровідника.

У третьому розділі наведено результати дії теплових нейтронів, -фотонів Со⁶⁰, частково протонів на електричні та оптичні властивості напівізольованих кристалів CdTe. Показано, що опромінення тепловими нейтронами, які внаслідок ядерних реакцій з ізотопом Cd¹¹³, якого серед основної маси атомів Cd¹¹⁴ є 12,3 % і який має великий переріз захоплення теплового нейтрона, утворюють дефекти в підґратниціCd, приводить до конверсії початкового типу провідности..

Опромінення -фотонами Со⁶⁰ зменшує початкову величину компенсації, незалежно від початкового типу провідности, внаслідок чого зменшується концентрація великомасштабних пасток і відповідно збільшується на порядки електропровідність і фоточутливість, відповідно, добуток . По опроміненні дозами 10⁷ Гр зразки стають придатними для спектрометрії -частинок.

Відмічені особливості пов'язуються із взаємодією дефектів “ростових” з радіаційними (вакансії Cd і Te та міжвузлові атоми Cd і Te), які до певних доз порушують баланс у початковій самокомпенсації. Коли ж концентрація радіаційних дефектів стає переважаючою спостерігається зворотний процес - компенсація.

Поряд із спектрометрією ядерних випромінювань монокристали CdTe та p-n-переходи на його основі досліджувались як сенсори потужности дози (густини потоків) -випромінювання. Для відтворюваности і стабільности характеристик монокристали легувались Fe, Ge, Sn. Найкраща чутливість була в CdTe<Fe> - 7,08 10^-12А^-1Гр^-1В^-1, що близьке до значення, отриманого авторами [12] для CdS : Cu ~ 10^-11А^-1Гр^-1В^-1.

Недолік цих сенсорів - нелінійна залежність гамма-амперних (люкс-амперних) характеристик - показник в залежности струму I від інтенсивности F гамма-фотонів лежить в межах 0,5 < < 1. Ці характеристики залишалися відтворюваними до доз 10⁶ Гр.

Подальші дослідження проводились на діодах, які виявились більш придатними для практичного застосування. Діоди були різної технології виготовлення: як ростові, так і створені дифузією атомів телуру чи вплавленням атомів індію. Показано, що опромінення діодів, виготовлених дифузією In в низькоомну підкладинку тепловими нейтронами до флюенсів 2 10¹⁴ см^-2 та -фотонами Со⁶⁰ до 10⁵ Гр, приводить до зниження зворотних струмів, зменшення нахилів ВАХ та параметра Te.

Крім того, -опромінення зумовлює розширення температурної области проявлення закону експоненціяльного розподілу за енергіями рівнів пасток та зменшення коефіцієнта випрямлення, тоді як нейтронне опромінення величину останнього практично не змінює.

Наведені рентген-амперні характеристики діодів різних технологій виготовлення. З нього видно, що найбільш чутливими є сенсори, виготовлені дифузією Te у високоомний CdTe n-типу . Режим інжекційного фотодіоду підвищує чутливість на 2 - 3 порядки.

Четвертий розділ починається з короткого опису відомих способів підвищення радіаційної стійкости електрофізичних параметрів монокристалів Si.

Оскільки радіаційні дефекти утворюються як первинно стабільні, так і в результаті квазіхімічних реакцій, то на концентрацію останніх можна цілеспрямовано вплинути шляхом уведення різноманітних за природою стоків (гетерів). Оригінальна частина розділу починається з опису ефекту малих доз опромінення зразків Si гамма-фотонами Со⁶⁰. Підкреслено, що вперше цей ефект описано у співавторстві в 1967 та 1971 роках. Було зауважено збільшення рухливости носіїв заряду в p-Si. Тоді ж зроблено прозорливе припущення про ймовірну природу цього явища, а саме про можливе впорядкування структури кристалів під дією малих доз опромінення.

Подальші дослідження показали, що подібний ефект покращання електрофізичних параметрів, перед подальшою їх деградацією, спостерігається також за умов опромінення швидкими нейтронами: на діодних структурах збільшуються пробивні напруги, зменшується число мікроплазм тощо, на пластинах кремнію спостерігається зменшення неодноріности, на фотосцинтиляційних детекторах (Si-фотодіод + + ZnSe<Te> - сцинтилятор) спостережена дивовижна радіаційна стійкість, яка обумовлена ростом інтенсивности люмінесценції в кристалах ZnSe<Te>, і яка компенсує деградацію параметрів Si-фотодіода. Опромінення нейтронами в ZnSe<Te> “знищує” центри безвипромінювальної рекомбінації.

Разом з тим в монокристалах ZnSe блочної структури за -опромінення Со⁶⁰ до доз 10³ Гр спостерігався радіаційно-стимульований процес твердофазової перекристалізації, що приводило до збільшення ширин забороненої зони.

Подібне явище спостерігалось на полікристалах CdS. Тут головним фактором виступає йонізація, дія якої за даними роботи [13], зростає зі збільшенням долі йонного зв'язку в кристалах.

Більш конкретні результати отримано на тестових гетероструктурах Si_0,75Ge_0,25/Si, які є основою виробництва надвисокочастотних транзисторів.

Оскільки між плівкою Si_0,75Ge_0,25 (товщина 0,1 мкм) і підкладинкою Si (~ 400 мкм) існують невідповідності постійних гратниць (~ 4 %), то між ними виникають деформаційні поля. З ними можна боротися різними технологічними прийомами: а) нагріванням - поля компенсуються дислокаціями невідповідности; б) нанесенням проміжного шару з перемінним складом атомів Si і Ge; в) додаванням при напиленні плівки атомів вуглецю.

Нами показано, що деформаційні поля в цих гетероструктурах можна компенсувати за допомогою -опромінення Со⁶⁰. У досліджуваних тестових структурах підкладинка (Si) знаходиться в механічній напрузі стикання, радіус кривизни складає ~ 20 м, енергія прямого оптичного переходу в Si (який визначився методом елктровідбиття) E = 3,30 еВ, згідно з [14] в ненапруженому стані E = 3,38 еВ. По мірі опромінення механічні напруження в підкладинці і плівці плавно релаксують (табл. 6). При повній релаксації в спектрах електровідбиття від плівки з'являються піки (еВ: 3,10; 2,94; 2,83; 2,71). Згідно з формулою авторів еВ [15] пікам відповідає певне значення х: біля підкладинки х = 0,8, далі 0,67; 0,57 і біля поверхні - 0,48. З цього факту зроблено висновок, що релаксація механічних напруг у гетероструктурі відбулася шляхом розшарування твердого розчину Si_xGe_1-x: атоми Si змістились до підкладинки Si, а атоми Ge - до поверхні плівки.

Таким чином, радіація, утворюючи в умовах опромінення значні концентрації рухомих вакансій і міжвузлованних атомів, а також сильну іонізацію оточуючих атомів твердого тіла, створює умови для протікання реакцій по ліквідації (компенсації) нерівноважних станів різної природи.

Значна частина розділу присвячена проблемам нейтронного легування кремнію (НЛК). Вперше показана його підвищена радіаційна стійкість, яка обумовлена утворенням стоків радіаційного походження. Це знайшло продовження у використанні попереднього опромінення швидкими нейтронами Si і послідуючого відпалу для створення таких стоків. Ними стають мікродефекти різноманітної природи - пори, дислокаційні петлі, нейтральні домішкові комплекси, тощо, які утворюються після відпалу радіаційних дефектів. Попереднє опромінення дає змогу збільшити радіаційну стійкість Si і приладів на його основі (до швидких нейтронів) у 2 - 3 рази.

На основі електричних і оптичних досліджень зроблено висновок про існування в нейтронно-опромінених зразках Si двох типів кластерів - вакансійної і міжвузловинної природи.

При дослідженні магнетоопору в НЛК n-типу показано, що шаруватий розподіл висхідної домішки (бору) проявляється тільки при значному -опроміненні. Електричні поля при 77 К стають такими значними (при протіканні струму перпендикулярно шарам), що подавляють електричне поле, зумовлене кристалічною будовою. Це приклад прояву невпорядкованості в кристалах, але не з хаотичним, а корельованим (шаруватим) розподілом домішок.

Визначальна роль структури проявляється в електричних властивостях полікристалічного Si, який представляє інтерес для “сонячної” електроенергетики своєю меншою вартістю поріняно з монокристалічним Si. При дослідженні кристалів полі-Si зернової та смугастої структур показана визначна роль міжкристалічних бар'єрів: у випадку протікання струму перпендикулярно смугам рухливість нижче кімнатної температури ~ Т^-8, а вище - для обох структур ~ Т^-4. Показано, що сонячні елементи (СЕ) з полі-Si зернової структури близькі за своїми характеристиками до СЕ з моно-Si, але переважають більшою радіаційною стійкістю, оскільки границі зерен відіграють частково роль стоків.

П'ятий розділ присвячений вивченню особливостей радіаційної компенсації в надчистому Si. Першим незвичним фактом, про який повідомлялось раніше [7], було збільшення (а не очікуване зменшення) при -опроміненні Со⁶⁰ концентрації дірок у p-Si до величини ~ 2 10¹² cм^-3, а в n-Si навпаки, різке падіння концентрації електронів, конвертування в p-тип з виходом по мірі опромінення концентрації дірок також на значення ~ 2 10¹² cм^-3. Цьому значенню відповідає положення рівня Фермі еВ, яке пов'язувалось з його “граничним” положенням, обумовленим переважною роллю амфотерних центрів - дивакансій [7, 16].

Наші подальші дослідження радіаційної стійкості кремнію p- і n-типу різних фірм виробників (ЗТМК, Wacker Topsil, НЛК) при опроміненні -фотонами Со⁶⁰ до 10⁸ Гр підтвердили раніше отримані результати: Si n-типу незалежно від фірми виробника конвертує в p-тип, причому n-Si фірми Wacker (крива 3) найстійкіший до конверсії - він конвертує за найбільшої дози. Оскільки процес конверсії однозначно пов'язаний з участю атомів фосфору в утворенні з мігруючими вакансіями комплексів V + P (E-центрів), то у n-Si фірми Wacker наявні стоки для вакансій, що це за стоки - нам невідомо, це їх know-how.

Як видно для більшости зразків Si концентрація дірок по конверсії прямує до величини ~ 10¹² см^-3. Виходячи з цих фактів, а також з літературних даних [19] (багатократні очистки Si p-типу від атомів бору досягли його концентрації порядку ~ 10¹² ~ 7 10¹¹ см^-3) дає нам підстави стверджувати, що так зване “граничне” положення рівня Фермі пов'язане з рівнем очистки Si від атомів бору.

Концентрація дірок як у вихідних зразках p-типу, так і конвертованих, змінюється з дозою хвилеподібно. Це пояснюється кінетикою утворення різних за природою дефектів. Так, ріст концентрації дірок р пояснюється утворенням Е-центрів (невелика концентрація фосфору також міститься у надчистому p-Si), подальше зменшення р пов'язуємо з “виштовхуванням” частини атомів бору в міжвузлове положення (ефект Воткінса). Якби відбувався тільки цей процес, то за подальшого опромінення було б досягнуто власної провідности. Але цей процес гальмується утворенням нових акцепторів - спостерігається подальше зростання р. Природу цих акцепторів ми пов'язували з міжвузловинними атомами вуглецю, якого в надчистому Si може бути 10¹⁶ 10¹⁹ см^-3 [16], і атоми якого витісняються мігруючими під час опромінення міжвузловинними атомами Si також за механізмом Воткінса. Подальше повільне зменшення р ми відносимо до переважаючої дії комплексів CiCs, які утворюються по мірі опромінення, які проявляють донорні властивості з рівнем еВ та еВ [16]. Відсутність зменшення р в НЛК (крива 6) ми пов'язуємо з дією стоків на атоми Ci.

Аналогія з гамма-опроміненням спостерігається і за дії швидких нейтронів на концентрацію (n) основних носіїв струму: Si n-типу різко конвертує ( n ~ Ф^-2) в p-тип, в p-Si спостерігається повільне зменшення величини p. У p-Si частково компенсованому атомами фосфору (крива 4) спостерігається ріст р. Факт конверсії і збільшення концентрації дірок, вихід її на значення, близьке ~ 10¹² см^-3 свідчить про ефективне, як і у випадку -опромінення, утворення Е-центрів і, відповідно, розкомпенсацію провідности в досліджуваних надчистих зразках кремнію.

Як відомо, нейтрони створюють широкий спектр простих і складних дефектів (дивакансій, тетравакансів, кластерів, тощо [7, 16]) вплив останніх до флюенсів 10¹³ 10¹⁴ см^-2 є, але він незначний. Якби їхній вплив був значним, не спостерігалося б насичення, яке ми відносмо до вичерпання атомів фосфору на утворення Е-центрів. Спостережуване відхилення концентрації дірок від значення в насиченні за подальшого опромінення свідчить про поступовий компенсуючий вплив складних дефектів.

Зміну р з часом зберігання ми пов'язуємо з міжвузловинними атомами вуглецю, які повільно дифундують при кімнатній температурі, утворюючи різноманітні асоціації [7, 16].

З'ясовано, що поряд з попереднім опроміненням нейтронами з метою створення стоків для підвищення радіаційної стійкости, часткова компенсація p-Si атомами фосфору може бути додатковим способом збільшення його радіаційного ресурсу. Ці два способи легко суміщаються, якщо атоми фосфору вводити нейтронним легуванням.

...