Ефекти впорядкування дефектної структури n-Si, індуковані великими флюенсами іонів МеВ-них енергій
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.01.039Ключові слова:
іони, кремній, опромінення, упорядкована дефектна структураАнотація
Узагальнено результати досліджень структурних і оптичних властивостей кремнію, опроміненого легкими іонами МеВ-них енергій флюенсами, що перевищували 1016 см–2. Структуру опроміненого іонами кремнію умовно поділено на декілька областей (пробігу, гальмування та за межею області гальмування), вигляд яких визначається типом іонів, їхньою масою, енергією і температурою під час опромінення. Вста- новлено, що опромінення великими флюенсами легких іонів МеВ-них енергій спричинює утворення в об'ємі кремнію на глибинах до декількох сотень мікрон упорядкованих шарів, пов'язаних із дефектами, властивості яких відрізняються від властивостей матриці. Показано, що за таких умов опромінення характер дефектоутворення (кількість і ширина виявлених упорядкованих лінійних структур та їх розташування відносно області гальмування іонів) залежить від маси й енергії іонів, інтенсивності пучка іонів, температури опромінення і властивостей кристала. Ефект упорядкування дефектів у вигляді ліній напружень та їх поширення за межі області гальмування виявлено при опроміненні кремнію іонами як водню, так і гелію. З’ясовано, що даний ефект залежить від інтенсивності опромінення і виникає тільки при щільності струму пучка меншій, ніж 0,45 мкА/см2. Установлено, що для кремнію, опроміненого іонами гелію, в області пробігу іонів характерною є не монокристалічна, а фрагментарна структура, яка має сукупність упорядкованих ліній напружень (по в’язаних із дефектами), паралельних смузі гальмування іонів гелію, а смуга гальмування складається з порожнеч, витравлених як суцільний шар та у вигляді окремих скупчень. Виявлено, що опромінення дислокаційного кремнію іонами дейтерію призводить до руху дислокацій у процесі опромінення та до перетину ними лі нії гальмування дейтронів унаслідок утворення дефектів пакування.
Завантаження
Посилання
Kadyrzhanov, K. K. (2005). Ion-beam and ion-plasma modification of materials. Moscow: Moscow University (in Russian).
Baranskii, P. I., Belyaev, O. E., Gaidar, G. P. (2015). Kinetic effects in multi-valley semiconductors. Kyiv: Naukova Dumka (in Ukrainian).
Larson, L. A., Williams, J. M. & Current, M. I. (2011). Ion implantation for semiconductor doping and materials modification. Reviews of Accelerator Science and Technology, 04, No. 01, pp. 11-40. https://doi.org/10.1142/S1793626811000616
Abrams, K. J., Hinks, J. A., Pawley, C. J., Greaves, G., van den Berg, J. A., Eyidi, D., Ward, M. B. & Donnelly, S. E. (2012). Helium irradiation effects in polycrystalline Si, silica, and single crystal Si. J. Appl. Phys., 111, No. 8, pp. 083527 (6). https://doi.org/10.1063/1.4705450
Kögler, R., Peeva, A., Werner, P., Skorupa, W. & Gösele, U. (2001). Gettering centres in high-energy ion-implanted silicon investigated by point defect recombination. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 175-177, pp. 340-344. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(00)00533-4
Alalykin, A. S., Krylov, P. N. & Shinkevich, M. V. (2005). Long-range action effect in semiconductors. Vestnik Udmurtskogo universiteta. Ceriya Fizika i khimiya, No. 4, pp. 141-152 (in Russian).
Dmitruk, N. L., Kondratenko, O. S., Pinkovska, M. B., Khivrich, V. I., Vlasukova, L. A. & Kuchynsky, P. V. (2010). Optical and sensitive properties of nanostructured silicon irradiated with high-energy particles (protons, α-particles, and heavy ions). Ukr. J. Phys., 55, No. 7, pp. 808-816. http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/55/7/550708p.pdf
Baranskii, P. I., Belyaev, O. E., Gaidar, G. P., Kladko, V. P. & Kuchuk, A. V. (2014). Problems of the diagnostics of real semiconductor crystals. Kyiv: Naukova Dumka (in Ukrainian).
Xapsos, M. A., Barth, J. L., Stassinopoulos, E. G., Messenger, S. R., Walters, R. J., Summers, G. P. & Burke, E. A. (2000). Characterizing solar proton energy spectra for radiation effects applications. IEEE Trans. Nucl. Sci., 47, No. 6, pp. 2218-2223. doi: 10.1109/23.903756
Kozlov, V. A. & Kozlovski, V. V. (2001). Doping of semiconductors using radiation defects produced by irradiation with protons and alpha particles. Semiconductors, 35, No. 7, pp. 735-761. doi: https://doi.org/10.1134/1.1385708
Makarenko, L. F., Korshunov, F. P., Lastovskiy, S. B. & Khivrich, V. I. (2008, September). The formation of defects behind the ion pass region in the silicon structure irradiated with alpha particles. Proceedings of the IIIrd International Scientific Conference Materials and structures of modern electronics, (pp. 109-112), Minsk: BSU Publishing Center (in Russian).
Psakh’ye, S. G., Zol’nikov, K. P., Kadyrov, R. I., Rudenskiy, G. E., Sharkeev, Yu. P. & Kuznetsov, V. M. (1999). About the possibility of the formation of soliton-like pulses under ion implantation. Pis’ma v zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 25, No. 6, pp. 7-12 (in Russian). http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/36341
Ovchinnikov, V. V. (2008). Radiation-dynamics effects. Potential for producing condensed media with unique properties and structural states. Phys.-Usp., 51, No. 9, pp. 955-964 (in Russian). doi: 10.1070/PU2008v051n09ABEH006609
Ovchinnikov, V. V. (2009, September). Long-range dynamic effects under corpuscular irradiation. Radiation methods of materials treatment. Proceedings of the 8th International Conference Interaction of radiation with solids, (pp. 113-116), Minsk: BSU Publishing Center (in Russian).
Celishchev, P. A. (2004). Self-organization in radiation physics. Kyiv: Aspekt-Poligraf (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
