The Nature of Thermal Acceptors in Electron Irradiated High Resistivity Silicon
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-58-61
Abstract
This work is an analysis of the possible role of deep acceptor centers in silicon in the formation of the experimentally observed thermal acceptor effect consisting in the change from n to p conductivity type after annealing of electron or neutron irradiated high resistivity silicon. Based on the solution of the electrical negativity equation for compensated silicon we have estimated the dependence of the concentration of deep acceptor centers that is required for changing to p−type conductivity on acceptor energy level and shallow donor concentration.
We show that deep acceptor centers can make a significant contribution to the thermal acceptor effect in high resistivity silicon (energy levels of up to 0.4 eV). The concentrations of deep acceptor centers required for changing the conductivity type are of the order of 1012— 1014 cm−3. These concentrations seem to be achievable in samples containing low shallow donor concentrations (1012—1013 cm−3). Such centers can be divacancy−impurity complexes (Fe, P) with ionization energies of up to 0.34 eV. The thermal activation of interstitial boron is not excluded either.
About the Author
S. P. Kobeleva
National University of Science and Technology «MISiS»,
4 Leninskiy prospekt, Moscow 119049, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Phys.−Math.), Senior Researcher, Associate Professor
References
1. Ладыгин,Е.А.Основылучевойрадиационнойтехнологии микроэлектроники / Е. А. Ладыгин, А. В. Паничкин, А. М. Муса- литин, М. П. Коновалов. − М. : МИСиС, 2003.
2. Ладыгин,Е.А.Повышениебыстродействияирадиацион- ной стойкости силовых кремниевых диодов с применением радиа- ционного технологического процесса / Е. А. Ладыгин, М. П. Ко- новалов, М. Н. Орлова, М. В. Ручкин, П. Б. Лагов, А. М. Сурма // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. − 2006. − No 1/2. − С. 29—37.
3. Абдуллаев, О. Р. Влияние радиационной обработ- ки быстрыми электронами на кремниевые высокочастотные p—i—n−диоды с барьерами Шоттки / О. Р. Абдуллаев, А. С. Дре- нин,П. Б. Лагов,М.Ю.Филатов//Наукоемкиетехнологии.−2013. − Т. 14, No 11. − С. 51—56.
4. Ali,A.Influenceofdeepleveldefectsontheperformanceof crystalline silicon solar cells: Experimental and simulation study / A. Ali,T.Gouveas,M.A.Hasan,H.S.Zaidi,M.Asghar//Sol.Energy Mater. Sol. Cells. − 2011. − V. 95, N 10. − P. 2805—2810.
5. Анфимов,И.М.Пространственнаянеоднородностьэнер- гии активации отжига радиационных дефектов в БЗП кремнии / И. М. Анфимов, С. П. Кобелева, Ю. В. Осипов, О. В. Торопова, В. Е. Хабазин,В.В.Калинин//Изв.вузов.Материалыэлектрон. техники. − 2009. − No 3. − С. 20—22.
6. Стась, В. Ф. Термоакцепторы в облученном кремнии / В. Ф. Стась, И. В. Антонова, Е. П. Неустроев, В. П. Попов, Л. С. Смирнов // ФТП. − 2000. − Т. 34. − С. 162—167.
7. Пагава, Т. А. Влияние зарядового состояния неравновес- ных вакансий на природу радиационных дефектов в кристаллах n−Si / Т. А. Пагава // ФТП. − 2006. − Т. 40, No 8. − С. 919—921.
8. Пагава,Т.А.Влияниетемпературыоблучениянаэффек- тивность введения мультивакансионных дефектов в кристаллах n−Si / Т. А. Пагава // ФТП. − 2005. − Т. 39, No 4. − С. 424—425.
9. Yarykin,N.Copper−relateddeep−levelcentersinirradiated p−type silicon / N. Yarykin, J. Weber // Phys. Rev. B. − 2011. − V. 83, N 12. − P. 125207.
10. Комаров, Б. А. Особенности отжига радиационных де- фектов в кремниевых p—n−структурах: роль примесных атомов железа / Б. А. Комаров // ФТП. − 2004.− Т. 38, No 9. − С. 1079— 1083.
11. Markevich, V. P. Donor levels of the divacancy−oxygen defect in silicon / V. P. Markevich, A. R. Peaker, B. Hamilton, S. B. Lastovskii, L. I. Murin //J. Appl. Phys. − 2014.− V. 115, iss. 1. − P. 012004.
12. Coutinho, J. Electronic and dynamical properties of the silicon trivacancy / J. Coutinho, V. P. Markevich, A. R. Peaker, B. Hamilton,S.B.Lastovskii,L.I.Murin,B.G.Svensson,M.J.Rayson, P. R. Briddon // Phys. Rev. B. − 2012. − V. 86, iss. 17. − P. 174101.
13. Markevich, V. P. Trivacancy and trivacancy−oxygen complexes in silicon: Experiments and ab initio modeling / V. P. Markevich,A.R.Peaker,S.B.Lastovskii,L.I.Murin,J.Coutin- ho, V. J. B. Torres, P. R. Briddon, L. Dobaczewski, E. V. Monakhov, B. G. Svensson // Phys. Rev. B. − 2009. − V. 80, iss. 23. − P. 235207.
14. Markevich,V.P.Structureandelectronicpropertiesoftri- vacancyandtrivacancy−oxygencomplexesinsilicon/V. P. Markevi- ch, A. R. Peaker, B. Hamilton, S. B. Lastovskii, L. I. Murin, J. Coutinho, V. J. B. Torres, L. Dobaczewski, B. G. Svensson // Phys. status soli- di. A. − 2011. −V. 208, iss. 3. − P. 568—571.
15. Ganagona, N. Formation of donor and acceptor states of the divacancy−oxygen centre in p−type Cz−silicon / N. Ganagona, B. Raeissi,L.Vines,E.V.Monakhov,B.G.Svensson//J.Phys.:Con- dens. Matter. − 2012. −V. 24, N 43. − P. 435801.
Review
For citations:
Kobeleva S.P. The Nature of Thermal Acceptors in Electron Irradiated High Resistivity Silicon. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2015;18(1):58-61. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-58-61
Views:
1015
Email this article 