Вплив нейтронного опромінення та термообробки на виникнення ефекту самоорганізації, Франца-Келдиша та квантово-розмірного ефектів у монокристалічному кремнії

Abstract

Методом модуляційної спектроскопії електровідбивання (ЕВ) світла в області 3…3,8 еВ досліджено вплив опромінення швидкими нейтронами (1015…1018 н/см2 ), ізотермічного відпалу (8000 С) та хімічного поліруючого травлення на оптичні та електронні параметри, а також внутрішні механічні напруження збагаченого киснем (8·1017 см-3) кремнію. Виявлені умови виникнення ефекту Франца-Келдиша, квантово-розмірного ефекту та гетерування поверхнею радіаційних дефектів. Визначені енергія електронного переходу (ширина забороненої зони), розсіяння носіїв заряду та час їх енергетичної релаксації, електрооптична енергія, вбудоване електричне поле, енергії квантованих рівнів і ширина поверхневої квантової ями в залежності від обробки зразків. Показано, що при великих флюенсах опромінення відбувається зміна знаку сигналу ЕВ та його розщеплення із зсувом максимумів в протилежні боки порівняно з вихідним зразком. Ефект великих доз пояснюється процесом самоорганізації власних радіаційних дефектів різного типу (вакансійного і міжвузловинного) шляхом виникнення відокремлених областей радіаційного розупорядкування з різними знаками механічних напружень. Обговорюються механізми переносу носіїв заряду та особливості зонної структури нейтронно опроміненого кремнію.