Анотація до роботи:

Войтович В.В. Вплив ізовалентної домішки свинцю на термічне та радіаційне дефектоутворення в кремнії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. - Інститут фізики Національної Академії Наук України, Київ, 2005.

Дисертацію присвячено експериментальним дослідженням впливу свинцю на структурні, електричні та рекомбінаційні параметри n-Si і термічне та радіаційне дефектоутворення в ньому.

Виявлено, що свинець в кремнії має гетеруючі властивості, зменшуючи концентрацію атомарного вуглецю, а також концентрацію домішок, які визначають величину часу життя нерівноважних носіїв заряду.

Атоми Pb є електрично нейтральними в Si і не погіршують його кристалічної будови.

Причиною спостережуваних ефектів може бути зменшення внутрішніх деформаційних напружень в кристалі внаслідок скорельованого розташування атомів Pb і C в процесі кристалізації Si при витягуванні із розплаву.

Встановлено, що легування кремнію свинцем зменшує ефективність введення радіаційних дефектів (VO на 20-25% и С_iС_s в 7-13 раз) при електронному 1 МеВ опроміненні.

Показано також, що свинець переводить значну частину атомів вуглецю у оптично неактивний стан, тим самим виключаючи їх із процесу утворення вуглецевих радіаційних дефектів С_іС_s. Встановлено, що при загальній концентрації свинцю ~ 10¹⁸ см^-3, яку визначено за допомогою вторинної іонної масспектрометрії, концентрація атомарного свинцю в даних кристалах не перевищує 10¹⁷ cм^-3.

Досліджено вплив свинцю на кінетику генерації термодонорів і преципітацію кисню в n-Si. Встановлено, що свинець зменшує темп генерації ТД-І (Т=450 ^оС) і частково нейтралізує вплив вуглецю на процеси утворення ТД-І, ТД-ІІ (Т=650 ^оС) і розпад пересиченого твердого розчину кисню (Т=650 ^оС). Виявлено, що попередній низькотемпературний відпал (450+510^оС) нівелює відмінності у кінетиці генерації високотемпературних термодонорів і преципітації кисню для легованого свинцем і контрольного матеріалу.

Домішка свинцю в кремнії відіграє роль внутрішнього гетера для атомів інших домішок та власних точкових дефектів. Це призводить до зменшення щільності ростових мікродефектів, ступінню електричної компенсації, концентрації атомів вуглецю в оптично активному стані, а також до збільшення часу життя нерівноважних носіїв заряду.

На відміну від інших ізовалентних домішок свинець в кремнії не приймає участі в утворенні електрично активних радіаційних дефектів. В той же час легування свинцем призводить до зменшення ефективності накопичення головного радіаційного дефекту в кремнії комплексу VO. Це може бути використано для підвищення радіаційної стійкості кремнієвих матеріалів для електронного приладобудування.

Легування кремнію свинцем сповільнює генерацію термічних дефектів.

- Оцінена величина граничної розчинністі свинцю в кремнії при легуванні із розплаву-порядку 10¹⁷ cм^-3;

- показано, що переважна частина атомів свинцю в кремнії знаходиться у вигляді домішкових преципітатів розмірами до 10 мкм;

- показано, що легування кремнію свинцем призводить до переходу більшої частини атомів вуглецю в оптично не активний стан;

- показано, що легування кремнію свинцем призводить до зменшення щільності ростових мікродефектів та збільшення часу життя нерівноважних носіїв заряду. При цьому не спостерігається помітного впливу на розсіяння носіїв струму та спектр електронних рівнів у забороненій зоні кремнію;

- легування кремнію свинцем призводить до сповільнення накопичення радіаційних дефектів ( С_iС_s в 7-13 разів; VO на 20-25%) при електронному опроміненні;

- електронне опромінення легованого свинцем кремнію не призводить до утворення нових електронних рівнів у верхній половині забороненої зони порівняно з контрольним матеріалом;

- легування кремнію свинцем призводить до сповільнення генерації термічних дефектів (ТД-І) і часткової нейтралізації впливу вуглецю на утворення ТД-І, ТД-ІІ і преципітацію кисню.