vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2018-54-3-353-359vestifm-339Research ArticleФИЗИКАPHYSICSВлияние радиационно-термических дефектов на характеристики p-n-p-n-структурInfluence of radiation-thermal defects on characteristics of p-n-p-n-structuresКоршуновФ. П.KorshunovF. P.

Коршунов Федор Павлович – член-корреспондент, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории радиационных воздействий.

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск.

Fedor P. Korshunov – Corresponding Member, Dr. Sc. (Engineering), Professor, Chief Researcher of the Laboratory of the Radiation Effects.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

korshun@ifttp.bas-net.byЖдановичН. Е.ZhdanovichN. E.

Жданович Николай Евгеньевич – научный сотрудник лаборатории радиационных воздействий.

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск.

Nikolai E. Zhdanovich – Researcher of the Laboratory of the Radiation Effects.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

jdan@ifttp.bas-net.byГуриновичВ. А.GurinovichV. A.

Гуринович Валентина Артемовна – научный сотрудник лаборатории радиационных воздействий.

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск.

Valentina A. Gurinovich – Researcher of the Laboratory of the Radiation Effects.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

gurinovich@ifttp.bas-net.byНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific and Practical Materials Research Center of the National Academy of Sciences of Belarus201831102018543353359Copyright © Коршунов Ф.П., Жданович Н.Е., Гуринович В.А., 20182018Коршунов Ф.П., Жданович Н.Е., Гуринович В.А.Korshunov F.P., Zhdanovich N.E., Gurinovich V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/339

Приводятся результаты исследования влияния радиационных дефектов (РД) и термостабильных (до 873 К) радиационно-термических дефектов (РТД), введенных электронным облучением с энергией 4 МэВ и термообработкой, на статические и динамические характеристики кремниевых p-n-p-n-структур. Получены зависимости тока включения и тока выключения от времени жизни неосновных носителей заряда (ННЗ) при высоком уровне инжекции в широкой n-базе структур с РД и РТД и аналогичные зависимости времени жизни ННЗ при высоком уровне инжекции от времени жизни при низком уровне инжекции. На измеренных DLTS-спектрах структур идентифицированы следующие уровни дефектов: Еc– 0,18 эВ принадлежит комплексу вакансия-кислород V– O (А-центр), Еv + 0,36 эВ – комплексу углерод внедрения – кислород внедрения Сi Oi и Еc– 0,25 эВ и Еc– 0,41 эВ – комплексу дивакансия V2 в двукратно и однократно отрицательно заряженных состояниях соответственно, а уровни Еc – 0,39 эВ и Еv + 0,30 эВ предположительно дефектам V3O и СiO2i . Рекомбинационным уровнем, определяющим скорость переключения структур с РД, является уровень Ec– 0,18 эВ, а у структур с РТД – уровень Ev + 0,39 эВ. Показано, что токи включения и выключения больше у структур с радиационно-термическими, чем с радиационными дефектами, что увеличивает стойкость тиристорных структур с РТД к различным помехам и эффекту dU/dt. Полученные температурные зависимости тока управления и напряжения управления p-n-p-n-структур в диапазоне температур 77–320 К показывают возможность их использования в схемах в сочетании с высокотемпературными сверхпроводниками.

The article presents the results of study of the effect of radiation defects (RD) and thermally stable (up to 873 K) radiation-thermal defects (RTD), created by electron irradiation with an energy of 4 MeV and heat treatment on the static and dynamic characteristics of silicon thyristor p-n-p-n structures. The dependences of turn-on and turn-off current on the life-time of minority charge carriers at a high injection level (in the range of 1.0–10 mks) are obtained in a thick n-base of structures with RD and RTD defects and the same dependences of the minority charge carriers lifetime at a low injection level. DLTS-spectra of the investigated structures and temperature dependences of control current and control voltage in the temperature range of 77–320 K are presented as well.

радиационный дефектрадиационно-термический дефектбыстрые электронывремя жизни неосновных носителей зарядатиристорradiation defectradiation-thermal defectfast electronslifetime of minority charge carriersthyristorReferencesКоршунов, Ф. П. Воздействие радиации на интегральные микросхемы / Ф. П. Коршунов, Ю. В. Богатырев, В. А. Вавилов. – Минск: Наука и техника, 1986. – 254 с.Korshunov F. P., Bogatyrev Yu. V., Vavilov A. V. Radiation Effects in Integrated Circuits. Minsk, Nauka i Tehnika Publ., 1986. 254 p. (in Russian).Коршунов, Ф. П. Исследование термостабильных радиационных дефектов (до 800 °С) в p–n-структурах на ядерно-легированном кремнии / Ф. П. Коршунов, Н. Е. Жданович // Актуальные проблемы физики твердого тела ФТТ-2016: сб. докл. Междунар. науч. конф., 22–25 нояб. 2016. – Минск, 2016. – Т. 2. – С. 66–68.Korshunov F. P., Zdanovich N. E. Study of the thermostable radiation defects (up to 800°С) in p-n-сstructures on nuclear-doped silicon. Aktual’nye problemy fiziki tverdogo tela FTT-2016, sbornik dokladov Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, 22–25 noyab. 2016. T. 2 [Solid State Physics Topical Issues (SSP-2016). Conference Book of International Scientific Conference. November 22–25, 2016. Vol. 2]. Minsk, 2016, pp. 66–68 (in Russian).Влияние отжига на перестройку центров рекомбинации в облученных кремниевых структурах / Ф. П. Коршунов [и др.] // Докл. АН БССР. – 1988. – Т. 32, № 9. – С. 781–783.Korshunov F. P., Marchenko I. G., Zdanovich N. E., Troschinskii V. T. Impact of annealing on recombination centers transformation in irradiated silicon structures. Doklady AN BSSR = Proceedings of the Academy of Sciences of BSSR, 1988, vol. 32, no. 9, pp. 781–783 (in Russian).Исследование радиационно-термических дефектов и их влияние на параметры кремниевых диффузионных p-n-структур / Ф. П. Коршунов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 1998. – № 3. – С. 64–68.Korshunov F. P., Zdanovich N. E., Marchenko I. G., Troschinskii V. T. Investigation of radiation-thermal defects and their influence on the characteristics of silicon diffused p-n-structures. Vestsі Natsyianal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryia fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 1998, no. 3, pp. 64–68 (in Russian).Берман, Л. С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Л. С. Берман, А. А. Лебедев. – Л.: Наука, 1981. – 176 с.Berman L. S., Lebedev A. A. Сapacity spectroscopy of deep centers in semiconductors. Leningrad, Nauka Publ., 1981. 176 p. (in Russian).Вавилов, В. С. Дефекты в кремнии и на его поверхности / В. С. Вавилов, В. Ф. Киселев, Б. Н. Мукашев. – М.: Наука, 1990. – 216 с.Vavilov V. S., Kiselev V. F., Mukashev B. N. Defects in silicon and on its surface. Moscow, Nauka Publ., 1990. 216 p. (in Russian).Claeys, C. Radiation Effects in Advanced Semiconductor Materials and Devices / С. Claeys, Е. Simoen. – Berlin: Springer, 2002. – 404 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04974-7Claeys С., Simoen Е. Radiation Effects in Advanced Semiconductor Materials and Devices. Berlin, Springer, 2002. 404 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04974-7Structure and electronic properties of trivacancy and trivacancy-oxygen complexes in silicon / V. P. Markevich [at al.] // Phys. Status Solidi A. – 2011. – Vol. 208, iss. 3. – P. 568–571. https://doi.org/10.1002/pssa.201000265Markevich V. P., Peaker A. R., Hamilton B., Lastovskii S. B., Murin L. I., Coutinho J., Torres V. J. B., Dobaczewski L., Svensson B. G. Structure and electronic properties of trivacancy and trivacancy-oxygen complexes in silicon. Physical Status Solidi A, 2011, vol. 208, no. 3, pp. 568–571. https://doi.org/10.1002/pssa.201000265Радиационно-индуцированные центры с высокой термической стабильностью в кремнии р-типа / С. Б. Ластовский [и др.] // Перспективные материалы. – 2013. – № 9. – С. 19–23.Lastovskii S. B., Murin L. I., Markevich V. P., Korshunov F. P., Medvedeva I. F. Radiation-induced centers with high thermal stability in p-type silicon. Perspektivnye materialy, 2013, no. 9, pp. 19–23 (in Russian).Евсеев, Ю. А. Силовые полупроводниковые приборы / Ю. А. Евсеев, П. Г. Дерменжи. – М.: Энергоиздат, 1981. – 72 с.Evseev Yu. A., Dermenji P. G. Semiconductor power devices. Moscow, Energoizdat Publ., 1981. 72 p. (in Russian).Jason, C. S. Woo. Optimization of silicon bipolar transistors for high current gain at law temperatures / C. S. Woo Jason, James D. Plummer // IEEE Trans. Electron. Devices. – 1988. – Vol. 35, № 8. – P. 1311–1321. https://doi.org/10.1109/16.2553Jason C. S. Woo, Plummer James D. Optimization of silicon bipolar transistors for high current gain at law temperatures. IEEE Transactions on Electron Devices, 1988, vol. 35, no. 8, pp. 1311–1321. https://doi.org/10.1109/16.2553

The authors declare that there are no conflicts of interest present.