CC BY
3кающим призмам присвоены номера от 1 до 6, которые являются индексами положения атомов, например 01, Б1, Е1. Атомы, обозначенные буквами со штрихом, относятся к плоскости В (О', Р6, G'1,..., в'2, ..., 0'3, ..., Р5,...), с двумя штрихами - к плоскости С (Б", 0'\, 1'2,..., 0"3,...,
В '5...). Наряду с тетраэдрами в центрах всех базовых плоскостей призм находятся атомы углерода (обозначены буквой О с индексом номера призмы).
а б
Рис.1. Расположение тетраэдров относительно базовой плоскости А (а) и вид кристалла с плоскостями {111} (б)
В целом кристалл с-С электронейтрален, при этом все валентные электроны атомов участвуют в образовании связей. Все связи в кристалле с-С одинарные, каждая связь состоит из двух электронов. Три валентных электрона каждого атома участвуют в образовании тетраэдра. Все четыре атома тетраэдра имеют по одному электрону, способному образовать связь с окружающими атомами и (или) тетраэдрами.
На рис.2,а приведен вариант связей в кристалле с-С на фоне расположения атомов и тетраэдров на рис.1,б. Вертикальное сечение призмы приведено на рис.2,б. Здесь также показано положение связей центральных атомов плоскостей А1 и А2, связей между основаниями тетраэдров, расположенных на плоскостях В\ и С1 призмы i, а также возможных связей между основаниями тетраэдров призм (i-1) - i и i - (i+1).
Рис.2. Положение связей кристалла между тетраэдрами, атомами и тетраэдрами и между атомами (а); сечение кристалла по I - I (б)
В таблице приведены четыре варианта связи в кристалле с-С. Кроме перечисленных связей можно указать и другие: между призмами вдоль направления <111> (осуществляются центральными атомами гексагонов), длина связи совпадает с длиной связи между центральными атомами гексагонов плоскостей А\ и А2 ячейки, между атомами тетраэдров, длина связи совпадает с длиной связи между атомами оснований тетраэдров плоскостей В и С призмы.
Варианты связей в кристалле с—С
Положение связи Условное обозна- Формула Длина связи, м
чение (см. рис.2) для расчета
Между центральными атомами гексагонов плоскостей А1 и А2 ячейки (высота призмы) ---------- сь = ал/3 4,895114472 10-10
Между центральным атомом гексагона О плоскости А1 и вершинами тетраэдров 0Т'50'4Н и В"1'2 0'\ Е, т.е. ОН и ОЕ. ак = а/42 1,998422156-10-10
Между атомами оснований тетраэдров плоскостей В и С приз* мы 1 = [(сй/3)2 + Я2]1'2 1,998422156-10-10
Между атомами оснований тетраэдров плоскости С^ призмы /-1 и плоскости В1 призмы 1 - + - + - + - 1 = [(2сл/3)2 + Я2]1'2 3,461368709-10-10
*Радиус описанной окружности основания тетраэдра равен 1,15378957-10 10 м.
Приведенные соотношения и расчетные значения расстояний между тетраэдрами и атомами ячейки кристалла кубического углерода основаны на известных измерениях плотности. Следует отметить, что в работе не учитывается влияние структурных дефектов, примесей (не идентифицированы), их количество, особенности вхождения в структуру.
Литература
1. Алмаз. БСЭ: Т. 1. - М.: Советская энциклопедия, 1970. - 607 с.
2. Неустроев С.А. Тетраэдрические связи кубического углерода // Изв. вузов. Электроника. - 2010. - № 4 (84). -С. 86-88.
3. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. - М.: Высшая школа, 1973. - 665 с.
4. Неустроев С.А. Потенциали тетраэдров кубического углерода // Изв. вузов. Электроника. - 2011. - № 4 (90). -С. 89-91.
Поступило 12 марта 2013 г.
Неустроев Степан Архипович - доктор технических наук, профессор кафедры материалов и процессов твердотельной электроники МИЭТ. Область научных интересов: электротехнология в микроэлектронном производстве. Е-та11^о1о1о@Нз1.ги
УДК 620.193.6
Влияние изохронного и изотермического отжига на процесс восстановления коэффициента усиления по току кремниевого биполярного транзистора, подвергнутого воздействию радиации
К.О. Петросянц1, М.В. Кожухов1, Д.С. Смирнов2
1Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» 2ОАО «НПП «Пульсар» (г. Москва)
Операция отжига дефектов достаточно часто используется на практике для восстановления статических и динамических параметров полупроводниковых приборов, подвергнутых воздействию радиации.
В кремнии при облучении гамма-квантами 60 Со со средней энергией 1,25 МэВ возникают комптоновские электроны с энергией 0,59 МэВ, которые создают дефекты, в частности Е-центры (V + фосфор), А-центры (V + кислород), дивакансии (У2) и др. Радиационные дефекты проявляют себя в полупроводниках как центры рекомбинации, изменяя время жизни неосновных носителей заряда, центры захвата, снижая концентрацию основных носителей, центры рассеивания, уменьшая подвижность [1, 2]. Отжиг радиационных дефектов происходит по различным физическим механизмам и зависит от температуры и времени процесса [3, 4].
В настоящей работе приводятся экспериментальные результаты влияния изохронного и изотермического отжига на процесс восстановления статического коэффициента усиления Н21Е биполярного транзистора гигагерцового диапазона, подвергнутого облучению гамма-квантами. Определяются оптимальные значения температуры и времени отжига, обеспечивающие восстановление коэффициента усиления до значений, наблюдаемых у необлученных транзисторов.
Для эксперимента взяты две партии (8 и 10) кремниевых высокочастотных биполярных п-р-п-транзисторов с параметрами: в от 70 до 150; /Т от 1,5 до 2 ГГц; ^тах от 5 до 5,5 ГГц. До облучения измерялся коэффициент передачи тока для двух партий транзисторов. Облучение проводилось на установке ГОИС-5 (гамма-облучатель интегральных схем) с мощностью дозы 42 рад/с (Н2О) и энергией гамма-квантов 0,661 МэВ. Погрешность дозиметрии составляла менее 10%. Суммарная поглощенная доза равна 1-107 рад (Н20). Затем измерялся коэффициент передачи тока. Далее для партии из 8 облученных приборов проведен изохронный отжиг в термостате при температуре 150, 200, 250, 300, 350, 390 °С. Для партии из 10 приборов проведен изотермический отжиг в течение 80 мин при температуре 200, 250 и 300 °С. Точность определения температуры составляла 2 °С. После отжига приборы остывали до комнатной температуры. Для измерений коэффициента передачи по току использовалась зондовая установка с измерителем параметров полупроводниковых приборов Л2-70. Погрешность измерения й21Е составляла 5%.
Оценка результатов, полученных после отжига, проводилась по параметру радиационной деградации коэффициента передачи по току:
ЛА21Е (Г, £) = А21Е (до облучения) - (после отжига облученною прибора) .
На рис.1 приведены усредненные зависимости ЛН21Е от температуры Т и времени полученные после изохронного и изотермического отжига.
Изохронный отжиг происходит неравномерно (рис.1,а). В диапазоне температур от 30 до 200 °С наблюдается незначительное восстановление коэффициента усиления по току, в диапазоне температур от 200 до 300 °С, напротив, происходит интенсивное восстановление коэффициента усиления почти до исходного значения. При температуре от 300 до 390 °С опять ко© К.О. Петросянц, М.В. Кожухов, Д.С. Смирнов, 2013
