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"10.29235/1561-2430-2019-55-4-489-497vestifm-489Research ArticleФИЗИКАPHYSICSВлияние высокотемпературного отжига на характеристики облученных быстрыми электронами p-n-структур на ядерно-легированном кремнииInfluence of high-temperature annealing on the characteristics of fast electron-irradiated p-n-structures based on neutron doped siliconКоршуновФ. П.KorshunovF. P.

Коршунов Федор Павлович – член-корреспондент, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, лаборатория «Радиационные воздействия».

ул. П. Бровки, 19, 220072, г. Минск

Fedor P. Korshunov – Corresponding Member, Dr. Sc. (Engineering), Professor, Chief Researcher, 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 «Радиационные воздействия».

ул. П. Бровки, 19, 220072, г. Минск

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

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

jdan@ifttp.bas-net.byЖдановичД. Н.ZhdanovichD. N.

Жданович Дмитрий Николаевич – младший научный сотрудник лаборатории «Радиационные воздействия».

ул. П. Бровки, 19, 220072, г. Минск

Dmitrij N. Zhdanovich – Junior Researcher of the Laboratory of the Radiation Effects.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

zhdanovich_d@ifttp.bas-net.byНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific-Practical Materials Research Centre of the National Academy of Sciences of Belarus201907012020554489497Copyright © Коршунов Ф.П., Жданович Н.Е., Жданович Д.Н., 20202020Коршунов Ф.П., Жданович Н.Е., Жданович Д.Н.Korshunov F.P., Zhdanovich N.E., Zhdanovich D.N.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/489

Приводятся результаты исследования влияния отжига (Тотж = 300–800 ºС) на время жизни неосновных носителей заряда tP в n-базе p-n-структур на базе высокоомного ядерно-легированного кремния (ЯЛК) КОФ300, облученных электронами с Еe = 4 МэВ при комнатной температуре флюенсами Ф = 1 · 1014–3 · 1016 см–2. Установлено, что при малых флюенсах электронов (Ф = 1 · 1014 см–2) отжиг времени жизни неосновных носителей заряда tP в n-базе структур проходит в две стадии: первая – 320–400 ºС, вторая – 550–650 ºС. При более высоких флюенсах облучения (Ф = 5 · 1015–2 · 1016 см–2) наблюдается три стадии отжига: первая – 400–450 ºС, вторая – 520– 650 ºС и третья – 710–770 ºС. При этом на зависимости барьерной емкости С структур от Тотж для высоких флюенсов облучения до Тотж = 400 ºС измеряется геометрическая емкость. В диапазоне Тотж = 420–570 ºС наблюдается рост С с максимумом при Тотж = 480 ºС и последующий спад до значений геометрической емкости в области Тотж = 600– 670 ºС, а затем рост в области Тотж = 720–770 ºС до значений, соответствующих необлученному образцу с выходом на плато при Тотж = 770–800 ºС. Анализ DLTS-спектров исследуемых структур позволил установить образование в процессе отжига глубокого акцепторного уровня ЕС – 0,68 эВ при Тотж > 400 ºС, глубокого донорного уровня ЕС – 0,32 эВ при отжиге в диапазоне Тотж = 420–570 ºС и глубокого акцепторного уровня ЕС – 0,53 эВ при Тотж > 700 ºС, что удовлетворительно объясняет полученные в данной работе зависимости tP и С от Тотж.

The investigation results of the annealing influence (Тann = 300–800 ºС) on the minority charge currier lifetime tP in the n-base of p-n-structures, manufactured on the base of neutron transmutation doped silicon (NTD) КОФ300, irradiated at room temperature by different fluences (F = 1 · 1014 – 3 · 1016 cm–2) of electrons with the energy of Еe = 4 MeV are presented. It is established that at low electron fluences (F = 1 · 1014 cm–2), the annealing of minority charge currier lifetime tP in the n-base of p-n-structures occurs in two stages: the first – 320–400 ºС and the second – 550–650 ºС. At higher electron fluences (F = 5 · 1015–2 · 1016 cm–2), three annealing stages occur: the first – 400–450 ºС, the second – 520–650 ºС and the third – 710–770 ºС. At this, the structure barrier capacitance C dependences on Тann at high electron fluences show the geometry capacitance up to the annealing temperatures Тann = 400 ºС. In the annealing temperature range of Тann = 420–570 ºС, the increase in С with maximum is seen at Тann = 480 ºС and a subsequent decrease in the geometry capacitance is seen in the annealing temperature range of Тann = 600–670 ºС, and then again the increase in С occurs in the annealing temperature range of Тann = 720–770 ºС reaching the С values corresponding to those of the non-irradiated samples in the annealing temperature range of Тann = 770–800 ºС. The analysis of the DLTS-spectra of the investigated structures has allowed establishing the formation in the annealing process of the deep acceptor level ЕС – 0.68 eV at Тann > 400 ºС, the deep donor level ЕС – 0.32 eV in the annealing temperature range of Тann = 420–570 ºС and the deep acceptor level ЕС – 0.53 eV at Тann > 700 ºС, which satisfactorily explains the dependences of t P and С on Тann obtained in this paper.

радиационный дефектрадиационно-термический дефектэлектронное облучениевысокотемпературный отжигвремя жизни неосновных носителей зарядаDLTS-спектроскопияradiation defectradiation-thermal defectelectron irradiationhigh-temperature annealingminority charge carrier lifetimeDLTS-spectroscopyReferencesСмирнов, Л. С. Легирование полупроводников методом ядерных реакций / Л. С. Смирнов. – Новосибирск: Наука, 1981. – 184 с.Smirnov L. S. Doping of Semiconductors Using the Method of Nuclear Reactions. Novosibirsk, Nauka Publ., 1981. 184 p. (in Russian)Меднис, И. В. Справочные таблицы для нейтронно-активационного анализа / И. В. Меднис. – Рига: Знание, 1974. – 410 с.Mednis I. V. Reference Tables for Neutron-Activation Analyses. Riga, Znanie Publ., 1974. 410 p. (in Russian)Lax, B. Transient response of a p-n junction / B. Lax, S. F. Neustadter / J. Appl. Phys. – 1984. – Vol. 25, № 9. – P. 1148–1154. https://doi.org/10.1063/1.1721830Lax B., Neustadter S. F. Transient response of a p-n junction. Journal of Applied Physics, 1984, vol. 25, no. 9, pp. 1148–1154. https://doi.org/10.1063/1.1721830F. P. Korshunov [et al.] Defect-impurity complexes with high thermal stability in epi-Si n+-p diodes irradiated with MeV electrons // Vacuum. – 2009. – Vol. 83. – P. S131–S133. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.01.044Korshunov F. P., Lastovskii S. B., Markevich V. P., Murin L. I., Bogatyrev Yu. V., Peaker A. R. Defect-impurity complexes with high thermal stability in epi-Si n+-p diodes irradiated with MeV electrons. Vacuum, 2009, vol. 83, pp. S131–S133. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.01.044Берман, 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).Claybourn, M. Thermal donor formation and the loss of oxygen from solution in silicon heated at 450 °C / M. Claybourn, R. C. Newman // Appl. Phys. Lett. – 1988. – Vol. 52, № 25. –P. 2139–2141. https://doi.org/10.1063/1.99557Claybourn M., Newman R. C. Thermal donor formation and the loss of oxygen from solution in silicon heated at 450°C. Applied Physics Letters, 1988, vol. 52, no. 25, pp. 2139–2141. https://doi.org/10.1063/1.99557Астрова, E. B. Влияние последовательного сопротивления диода на нестационарное емкостное измерение параметров глубоких уровней / E. B. Астрова, А. А. Лебедев // Физика и техника полупроводников. – 1985. – Т. 19, № 8. – С. 1382–1385.Astrova E. V. Lebedev A. A. The influence of diode series resistance on deep levels parameters measuring by DLTS-spectroscopy method. Fizika i tekhnika poluprovodnikov= Semiconductors. Physics of the Solid State, 1985, vol. 19, no. 8, pp. 1382–1385 (in Russian).Емкостная спектроскопия глубоких уровней при обмене носителями заряда между уровнями и обеими разрешенными зонами / Е. А. Татохин [и др.] // Вестн. Воронеж. Гос. ун-та. Сер. Физика. Математика. – 2008. – № 2. – C. 60-70.Tatohin E. A., Budanov A. V., Butusov I. Ju., Vasil’eva L. V., Tutov E. A. Capacity spectroscopy of deep levels in case of charge carriers interchange between levels an both allowed energy bands. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Fizika. Matematika = Proceeding of Voronezh State University. Series Physics. Mathematics, 2008, no. 2, pp. 60-70 (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., 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).

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