CC BY
34
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
УДК 548.571
ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В ЛЕГИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛАХ CdTe
В. В. Храпунова, С. В. Ефремова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Исследованы закономерности образования структурных дефектов в легированных и нелегированных полупроводниках CdTe, выращенных из газовой фазы. Установлено, что при отжиге в легированных кристаллах образуются примесные выделения на ростовых дислокациях и дефектах упаковки. Образование примесных выделений (преципитатов) на ростовых дефектах объясняется миграцией примесей и точечных дефектов на дислокации.
Ключевые слова: структурные дефекты, дислокации, преципитаты, полупроводники.
DEFECT FORMATION IN DOPED CDTE SINGLE CRYSTALS
V. V. Hrapunova, S. V. Efremova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The structural defects formation in undoped and doped CdTe semiconductors grown from the gas phase is studied. It was found that annealing in doped crystals lead to form impurity precipitations on the growth dislocations and stacking faults. The formation of impurity precipitates on growth dislocations is due to migration defects of impurities and point defects on a dislocation.
Keywords: structural defects, dislocations, precipitates, semiconductors.
Полупроводниковые материалы и приборы широко применяются в космических аппаратах, устройствах электроники, изготовлении солнечных элементов [1]. В процессе выращивания и термообработок в полупроводниковых кристаллах формируются структурные дефекты, размеры и плотность которых зависят от условий обработки и природы материалов [1; 2]. При облучении электронами кристаллов CdTe в них происходит образование структурных дефектов в виде скоплений вакансий и междоузельных атомов [3]. С целью улучшению качества получаемых полупроводниковых кристаллов важным является контроль типа и плотности дефектов при различных технологических режимах и установление механизмов их формирования.
Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) исследовали полупроводниковые кристаллы CdTe, выращенные из газовой фазы и легированные Ga с концентрацией 8 • 1018 см-3 и 1.3 • 1019 см-3.
Часть образцов CdTe отжигали в запаянной кварцевой ампуле в атмосфере паров Cd при 650 °С в течение трех дней.
В ходе исследований установлено, что в кристаллах без отжига имеются ростовые дислокации и дефекты упаковки. В кристаллах CdTe, легированных Ga, обнаружены примесные выделения на дислокациях после термоотжига. В образцах CdTe(Ga), отожженных в парах кадмия, наблюдается большое число примесных выделений (преципитатов), которые декорируют ростовые дислокации и дефекты упаковки. Небольшие преципитаты имеют форму близкую к сферической, в то время как более крупные имеют четко выраженную шестигранную огранку. Локальная плотность преципитатов составляет 3 • 108 см-2, а их размеры изменяются в пределах от 30 до 200 нм. Электронно-зондовый микроанализ с области, содержащей преципитаты, показал наличие легирующей примеси в преципитатах.
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Формирование примесных преципитатов на дислокациях можно объяснить тем, что в процессе отжига в атмосфере Cd для CdTe легирующая примесь, первоначально локализованная в позициях катиона, вытесняется атомами кадмия из узловых позиций в междоузельные, что обуславливает миграцию Ga на дислокации и дефекты упаковки, где происходит распад пересыщенного твердого раствора с формированием преципитатов.
Таким образом, установлено, что при отжиге легированных полупроводников CdTe в них образуются примесные выделения на ростовых дислокациях и дефектах упаковки и происходит перемещение дислокаций. Образование примесных выделений объясняется миграцией примесей и точечных дефектов на дислокации с формированием пересыщенного твердого раствора, который конденсируется в виде преципитатов, содержащих легирующую примесь.
Библиографические ссылки
1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003. 304 с.
2. Mullins J. T., Taguchi T., Brown P. D., Loginov Y. Y., Durose K. Growth and optical properties of CdS:(Cd,Zn)S strained layer superlattices // Japanese J. of Applied Physics. 1991. Vol. 30, № 11. P. L1853-L1856.
3. Loginov Y. Y., Brown P. D., Thompson N. TEM study of the interaction of sub-threshold electron beam induced defects in II-VI compounds // Physica Status Solidi. A: Applications and Materials Science. 1991. Vol. 127. P. 75-86.
© Храпунова В. В., Ефремова С. В., 2016
