ИНЖЕКЦИОННЫЙ ОТЖИГ КОМПЛЕКСА СОБСТВЕННОЕ ДИМЕЖДОУЗЛИЕ – КИСЛОРОД В КРЕМНИИ p-ТИПА

Методом нестационарной спектроскопии глубоких уровней (DLTS) с использованием n+–p-структур исследовано влияние инжекции неосновных носителей заряда (электронов) на отжиг комплекса собственное димеждоузлие – кислород (I2O) в кремнии, облученном альфа-частицами. Показано, что в легированном бором кремнии, имеющем удельное сопротивление 10 Ом·см, инжекционно-стимулированный отжиг этого комплекса при комнатной температуре начинается при плотности прямого тока ~1,5 А/см2. При этом суммарная концентрация радиационных дефектов не превышала 15 % от начальной концентрации бора. В результате инжекционно-стимулированного отжига I2O образуется двухвалентная дырочная ловушка с уровнями Ev + 0,43 эВ и Ev + 0,54 эВ. Установлено, что в кремнии р-типа проводимости эта ловушка соответствует эмиссии дырок метастабильной конфигурацией бистабильного дефекта (BH-конфигурация). В основной конфигурации (ME-конфигурация) этот бистабильный дефект проявляет себя как электронная ловушка с уровнем Ec – 0,35 эВ. На основании данных об отношении амплитуд сигнала DLTS бистабильного дефекта в различных конфигурациях сделан вывод, что в ME-конфигурации он ведет себя как центр с отрицательной корреляционной энергией. Показано, что наличие инжекционно-стимулированных процес- сов существенно затрудняет получение достоверных данных о кинетике образования бистабильного дефекта в BH-конфигурации при исследовании термического отжига комплекса собственное димеждоузлие – кислород.

1. Gregory, B. L. Injection-stimulated vacancy reordering in p-type silicon at 76°K / B. L. Gregory // J. Appl. Phys. - 1965. - Vol. 36, № 12. - P. 3765-3769. https://doi.org/10.1063/1.1713944

2. Troxell, J. R. Interstitial boron in silicon: A negative-U system. / J. R. Troxell, G. D. Watkins // Phys. Rev. B. - 1980. - Vol. 22, № 2. - P. 921-931. https://doi.org/10.1103/physrevb.22.921

3. Recombination-enhanced migration of interstitial aluminum in silicon / J. R. Troxell [et al.] // Phys. Rev. B. - 1979. - Vol. 19, № 10. - P. 5336-5348. https://doi.org/10.1103/physrevb.19.5336

4. Effect of electron injection on defect reactions in irradiated silicon containing boron, carbon, and oxygen / L. F. Makarenko [et al.] // J. Appl. Phys. - 2018. - Vol. 123, № 16. - P. 161576 (7 p.). https://doi.org/10.1063/1.5010965

5. Инжекционный отжиг радиационных дефектов междоузельного типа в легированных бором кристаллах кремния / Л. Ф. Макаренко [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. - 2017. - № 3. - С. 108-117.

6. Forward current enhanced elimination of the radiation induced boron-oxygen complex in silicon n+-p diodes / L. F. Makarenko [et al.] // Phys. Status Solidi A. - 2014. - Vol. 211, № 11. - P. 2558-2562. https://doi.org/10.1002/pssa.201431315

7. Complexes of the self-interstitial with oxygen in irradiated silicon: a new assignment of the 936 cm−1 band / J. Hermansson [et al.] // Phys. B: Condens. Matter. - 2001. - Vol. 302/303. - P. 188-192. https://doi.org/10.1016/s0921-4526(01)00426-4

8. Radiation damage in silicon exposed to high-energy protons / G. Davies [et al.] // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 73, № 16. - P. 165202 (10 p.). https://doi.org/10.1103/physrevb.73.165202

9. Structure, electronic properties and annealing behavior of di-interstitial-oxygen center in silicon / V. P. Markevich [et al.] // Solid State Phenomena. - 2015. - Vol. 242. - P. 290-295. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.242.290

10. Radiation-induced bistable centers with deep levels in silicon n+-p structures. / S. B. Lastovskii [et al.] // Semiconductors. - 2016. - Vol. 50, № 6. - P. 751-755. https://doi.org/10.1134/s1063782616060130

11. Reactions of interstitial carbon with impurities in silicon particle detectors / L. F. Makarenko [et al.] // J. Appl. Phys. - 2007. -Vol. 101, № 11. - P. 113537 (6 p.). https://doi.org/10.1063/1.2745328

12. Interstitial defect reactions in silicon / L. C. Kimerling [et al.] // Mater. Sci. Forum. - 1989. - Vol. 38/41. - P. 141-150. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.38-41.141

13. New HERA-DLTS system [Electronic resource] // PhysTech. - Mode of access: http://phystech.eu/products/dlts/dlhera.htm. - Date of access: 27.02.2018.

14. Structure and electronic properties of trivacancy and trivacancy-oxygen complexes in silicon / V. P. Markevich [et al.] // Phys. Status Solidi A. - 2011. - Vol. 208, № 3. - P. 568-571. https://doi.org/10.1002/pssa.201000265

15. DLTS studies of carbon related complexes in irradiated n- and p-silicon / L. F. Makarenko [et al.] // Solid State Phenomena. - 2010. - Vol. 156/158. - P. 155-160. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.156-158.155

16. Formation and annealing of metastable (interstitial oxygen)-(interstitial carbon) complexes in n- and p-type silicon / L. F. Makarenko [et al.] // Semiconductors. - 2014. - Vol. 48, № 11. - P. 1456-1462. https://doi.org/10.1134/s1063782614110141

17. Transformation kinetics of an intrinsic bistable defect in damaged silicon / R. M. Fleming [et al.] // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 111, № 2. - P. 023715 (7 p.). https://doi.org/10.1063/1.3678581

18. Formation and annealing of boron-oxygen defects in irradiated silicon and silicon-germanium n+-p structures / L. F. Makarenko [et al.] // AIP Conf. Proc. - 2014. - Vol. 1583, № 1. - P. 123-126. https://doi.org/10.1063/1.4865618

19. Бистабильные центры с глубокими уровнями в кремниевых n+-p-структурах, облученных альфа-частицами / А. С. Якушевич [и др.] // Актуальные проблемы физики твердого тела (ФТТ-2016): сб. докл. Междунар. науч. конф., Минск, 22-25 нояб. 2016 г.: в 3 т. / редкол.: Н. М. Олехнович (пред.) [и др.]. - Минск: Ковчег, 2016. - Т. 2. - C. 105-107.

20. The di-interstitial in silicon: Electronic properties and interactions with oxygen and carbon impurity atoms / V. E. Gusakov [et al.] // Phys. Status Solidi A. - 2017. - Vol. 214, № 7. - P. 1700261 (6 p.). https://doi.org/10.1002/pssa.201700261