Влияние положения уровня Ферми на отжиг дефекта межузельный атом углерода в кремнии

Методом DlTS изучено влияние зарядового состояния межузельного углерода (С_i ) на кинетику его отжига в облученных быстрыми электронами и α-частицами п⁺–р-структурах, изготовленных на кристаллах кремния, легированных бором (NB = 5 · 10¹³ и 2,5 · 10¹⁵ см^–3). Отжиги проводились как с приложением обратного смещения, так и без смещения. Показано, что в положительном зарядовом состоянии дефекта энергия активации отжига составляет ΔE = 0,88 эВ, а в нейтральном зарядовом состоянии ΔE = 0,73 эВ. Отличаются и значения частотных факторов, даже при одной и той же концентрации стоков для С_i.

кремний, облучение, дефекты, отжиг, межузельные атомы углерода, зарядовое состояние

1. Davies, G. Carbon in monocrystalline silicon / G. Davies, R. C. Newman // Handbook on semiconductors; eds. T. S. Moss, S. Mahajan. - Amsterdam, 1994. - Vol. 3. - P. 1557-1643. https://doi.org/10.1016/s0080-8784(08)60251-3

2. Reactions of interstitial carbon with impurities in silicon particle detectors / L. F. Makarenko [et al.] // J. Appl. Phys. -2007. - Vol. 101, N 11. - P. 113537(1-6). https://doi.org/10.1063/L2745328

3. Bean, A. R. Low temperature electron irradiation of silicon containing carbon / A. R. Bean, R. C. Newman // Solid State Commun. - 1970. - Vol. 8, N 3. - P. 175-177. https://doi.org/10.1016/0038-1098(70)90074-8

4. Watkins, G. D. EPR observation of the isolated interstitial carbon atom in silicon / G. D. Watkins, K. L. Brower // Phys. Rev. Lett. - 1976 - Vol. 36, N 22. - P. 1329-1332. https://doi.org/10.1103/physrevlett.36.1329

5. Song, L. W. EPR identification of the single-acceptor state of interstitial carbon in silicon / L. W. Song, G. D. Watkins // Phys. Rev. B. - 1990 - Vol. 42, N 9. - P. 5759-5764. https://doi.org/10.1103/physrevb.42.5759

6. Electronic and vibrational absorption of interstitial carbon in silicon / R. A. Woolley [et al.] // Mater. Sci. Forum. -1986. - Vol. 10-12. - P. 929-934. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.10-12.929

7. Thonke, K. New photoluminescence defect spectra in silicon irradiated at 100 K: observation of interstitial carbon / K. Thonke, A. Teschner, R. Sauer // Solid State Commun. - 1987. - Vol. 61, N 4. - P. 241-244. https://doi.org/10.1016/0038-1098(87)91010-6

8. Carbon interstitial in electron-irradiated silicon / Y. H. Lee [et al.] // Solid State Commun. - 1977. - Vol. 21, N 1. -P. 109-111. https://doi.org/10.1016/0038-1098(77)91489-2

9. Kimerling, L. C. Defect states in proton-bombarded silicon at T < 300 K / L. C. Kimerling, P. Blood, W. M. Gibson // Defects and radiation effects in semiconductors, 1978 / ed. J. H. Albany. - London; Bristol: Institute of Physics, 1979. -Ser. 46. - P. 273-280.

10. Djerassi, H. Effects of 60Co y-rays on high resistivity p-type Si / H. Djerassi, J. Merlo-Flores, J. Messier // J. Appl. Phys. - 1966. - Vol. 37, N 12. - P. 4510-4516. https://doi.org/10.1063/L1708071

11. Электрически активные дефекты межузельного типа в облученном n-кремнии / А. Г Литвинко [и др.] // ФТП. -1980. - Т. 14, № 4. - С. 776-780.

12. Efficiency of interaction of interstitial carbon with oxygen, tin, and substitution carbon in irradiated silicon / M. I. Gritsenko [et al.] // Ukr. J. Phys. - 2010. - Vol. 55, N 2. - P. 222-227.

13. Studies of defects introduced by electron irradiation at 4.2 K in p-silicon by thermally stimulated capacitance technique / J. C. Brabant [et al.] // J. Appl. Phys. - 1976. - Vol. 47, N 11. - P. 4809-4813. https://doi.org/10.1063/L322522

14. Tipping, A. K. The diffusion coefficient of interstitial carbon in silicon / A. K. Tipping, R. C. Newman // Semicond. Sci. Technol. - 1987. - Vol. 2, N 5. - P. 315-317. https://doi.org/10.1088/0268-1242/2/5/013

15. Green, M. A. Intrinsic concentration, effective densities of states, and effective mass in silicon / M. A. Green // J. Appl. Phys. - 1990. - Vol. 67, N 6. - P. 2944-2954. https://doi.org/10.1063/L345414