ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД С ПРЫЖКОВОЙ МИГРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ТОЧЕЧНЫМ ДЕФЕКТАМ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ

Впервые рассматривается полупроводниковый p⁺n⁺-диод, полностью компенсированный точечными радиацион- ными дефектами (rt-дефектами) одного сорта в трех зарядовых состояниях(-1, 0, +1 в единицах элементарного заряда) на фоне кристаллической матрицы. Каждый rt-дефект вносит два уровня энергии в запрещенную энергетическую зону полупроводника. Такой диод, в котором отсутствуют и электроны в зоне проводимости, и дырки в валентной зоне, называется ζ-диодом. Перенос зарядов в ζ-диоде осуществляется только посредством прыжков электронов между rt-дефектами. В дрейфово-диффузионном приближении численно решена система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая прыжковую миграцию электронов по rt-дефектам. Рассчитаны распределение электрического потенциала и зарядовых состояний дефектов вдоль ζ-диода, а также его статическая вольт-амперная характеристика для температуры 78 К. Показана возможность выпрямления прыжкового тока в ζ-диоде на основе кристаллического кремния, частично разупорядоченного точечными радиационными дефектами. 

1. Coates, R. The optical and electrical effects of high concentrations of defects in irradiated crystalline gallium arsenide / R. Coates, E. W. J. Mitchell // Adv. Phys. – 1975. – Vol. 24, N 5. – P. 593–644. doi.org/10.1080/00018737500101471

2. Козлов, В. А. Легирование полупроводников радиационными дефектами при облучении протонами и α-частицами / В. А. Козлов, В. В. Козловский // Физика и техника полупроводников. – 2001. – Т. 35, № 7. – С. 769–795.

3. Лебедев, А. А. Радиационная стойкость SiC и детекторы жестких излучений на его основе / А. А. Лебедев, A. М. Иванов, Н. Б. Строкан // Физика и техника полупроводников. – 2004. – Т. 38, № 2. – С. 129–150.

4. Брудный, В. Н. Зарядовая нейтральность в полупроводниках: дефекты, границы раздела, поверхность / В. Н. Брудный // Изв. вузов. Физика. – 2013. – Т. 56, № 7. – С. 27–29.

5. Поклонский, Н. А. Дрейф и диффузия электронов по двухуровневым (трехзарядным) точечным дефектам в кристаллических полупроводниках / Н. А. Поклонский, А. И. Ковалев, С. А. Вырко // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2014. – Т. 58, № 3. – С. 37–43.

6. Поклонский, Н. А. Прыжковая электропроводность в компенсированных полупроводниках и приборных структурах на их основе / Н. А. Поклонский // Междунар. зимняя школа по физике полупроводников 2011: науч. прогр. и тез. докл., С.-Петербург–Зеленогорск, 25–28 февр. 2011 г. – СПб., 2011. – С. 43–48.

7. Поклонский, Н. А. Расчет электрической емкости самокомпенсированных полупроводников с межцентровыми прыжками одного и двух электронов (на примере кремния с радиационными дефектами) / Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Г. Забродский // Физика и техника полупроводников. – 2008. – Т. 42, № 12. – С. 1420–1425.

8. Юдинцев, В. Радиационно стойкие интегральные схемы. Надежность в космосе и на Земле / В. Юдинцев // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. – 2007. – № 5. – С. 72–77.

9. Korvink, J. G. Semiconductors for Micro- and Nanotechnology: An Introduction for Engineers / J. G. Korvink, A. Greiner. – Weinheim: Wiley, 2002. – 340 p. doi.org/10.1002/3527600221

10. Поклонский, Н. А. Стационарная прыжковая миграция биполяронов по «мягким» точечным дефектам в частично разупорядоченных полупроводниках / Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. И. Ковалев // Весці НАН Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2014. – № 3. – С. 91–96.

11. Поклонский, Н. А. Стационарная прыжковая фотопроводимость по многозарядным примесным атомам в кристаллах / Н. А. Поклонский, С. Ю. Лопатин // Физика твердого тела. – 1998. – Т. 40, № 10. – С. 1805–1809.

12. Климкович, Б. В. Прыжковая электропроводность на переменном токе ковалентных полупроводников с глубокими дефектами / Б. В. Климкович, Н. А. Поклонский, В. Ф. Стельмах // Физика и техника полупроводников. – 1985. – Т. 19, № 5. – С. 848–852.

13. Watkins, G. D. Intrinsic defects in silicon / G. D. Watkins // Mater. Sci. Semicond. Process. – 2000. – Vol. 3, N 4. – P. 227–235. doi.org/10.1016/s1369-8001(00)00037-8