Влияние γ-облучения на электрофизические параметры кремния, легированного никелем, при выращивании методом Чохральского

Илиев Х.М., Исмайлов К.А., Косбергенов Е.Ж., Оджаев В.Б., Просолович В.С., Янковский Ю.Н., Кенжаев З.Т., Исаков Б.О., Кушиев Г.А.

Abstract

УДК 621.315.592

Исследовано влияние γ-облучения на электрофизические параметры кремния, легированного никелем в процессе выращивания из расплава по методу Чохральского. Экспериментальные результаты, полученные методом растровой электронной микроскопии показали, что в кремнии, легированном никелем, при выращивании формируются скопления атомов Ni размером ~ 6÷8 мкм с поверхностной плотностью ~ (5÷8) × 10³ см^-2. Установлено, что при облучении γ-квантами ⁶⁰Со контрольных образцов, не легированных никелем, происходит компенсация материала вследствие генерации глубоких центров радиационного происхождения. Показано, что в процессе облучения атомы никеля диффундируют из скоплений в матрицу кремния, где при взаимодействии с радиационно-генерируемыми вакансиями междоузельные атомы никеля Ni_i переходят в электрически активное положение в узле кристаллической решетки Ni_s. Данные примесно-дефектные центры (Ni_s) термически устойчивы по крайней мере до температуры отжига 600 °C.

Ключевые слова: γ-облучение, скопления, никель, легирование, кремний.

The effect of γ-irradiation on the electrophysical parameters of silicon doped with nickel during growth from melt according to the Czochralski method was studied. Experimental results obtained by the scanning electron microscopy showed that clusters of Ni atoms ~ 6÷8 μm in size with a surface density of ~ (5÷8) × 10³ cm^-2 were formed in nickel-doped silicon during cultivation. It was established that during irradiation with γ-quanta ⁶⁰Co of the control samples not doped with nickel, material compensation occurs due to the generation of deep centers of radiation origin. In silicon samples doped with nickel, when irradiated with γ-quanta, the size of the clusters decreased, and the concentration of free charge carriers changed slightly: when the fluence increased to Ф ≥ 3∙10⁸ rad, and the resistivity decreased by no more than 30%. Such a change in the parameters of Si < Ni > samples is due to the formation of acceptor centers because of an increase in the concentration of electrically active nickel atoms. It was shown that during irradiation nickel atoms diffuse from clusters into the silicon matrix, where upon interaction with radiation-generated vacancies interstitial nickel atoms Ni_i pass into electrically active position in the Ni_s crystal lattice unit. Those impurity defect centers (Ni_s) were thermally stable to at least an annealing temperature of 600 °C.

Keywords: γ-irradiation, clusters, nickel, doping, silicon.

Download full-text PDF. 41 downloads

Menu

Vol. 61 (2025), Issue 3, p. 38-44

Влияние γ-облучения на электрофизические параметры кремния, легированного никелем, при выращивании методом Чохральского

Abstract