Закономерности образования скоплений междоузельных атомов и вакансий в облученном СdTe Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

removal in electron spectroscopy // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 35 (13). P. 6570-6577.

3. QUASES - Software packages to characterize surface nano-structures by analysis of electron spectra. [Электронный ресурс]. URL: http:// www.quases.com (дата обращения: 01.09.2016).

4. Расчет вероятности генерации поверхностных возбуждений электронами, отраженными от поверхности Si / А. Ю. Игуменов, А. С. Паршин, Ю. Л. Михлин и др. // Вестник СибГАУ. 2014. Т. 56 (4). С. 230-235.

5. Тонкая структура спектров сечения неупругого рассеяния электронов и поверхностный параметр Si / А. С. Паршин, А. Ю. Игуменов, Ю. Л. Михлин и др. // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49 (4). С. 435-439.

6. Сравнительный анализ спектров характеристических потерь энергии электронов и спектров сечения неупругого рассеяния в Fe / А. С. Паршин, А. Ю. Игуменов, Ю. Л. Михлин и др. // Физика твердого тела. 2016. Т. 58 (5). С. 881-887.

7. Исследование дисилицида железа методами электронной спектроскопии / А. С. Паршин, А. Ю. Игуменов, Ю. Л. Михлин и др. // Журнал технической физики. 2016. Т. 86 (9). С. 136-140.

8. Fine structure of inelastic electron scattering cross-section spectra for Mn / A. S. Parshin, A. Yu. Igumenov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016. Т. 122. Р. 012025, 1-7.

References

1. Dependence of core-level XPS spectra on iron silicide phase / N. Ohtsu, M. Oku, K. Satoh, K. Wagatsuma, // Applied Surface Science. 2013. Vol. 264. P. 219-224.

2. Tougaard S. Differential inelastic electron scattering cross sections from experimental reflection electron-energy-loss spectra: Application to background removal in electron spectroscopy // Phys.Rev. B. 1987. Vol. 35 (13). P. 6570-6577.

3. QUASES - Software packages to characterize surface nano-structures by analysis of electron spectra. [Электронный ресурс]. URL: http:// www.quases.com (дата обращения: 01.09.2016).

4. Measurement of the surface excitation probability of electrons reflected from si surface / A. Yu. Igumenov, A. S. Parshin, Yu. L. Mikhlin et al. // Vestnik SibGAU, 2014. Vol. 56(4). P. 230-235.

5. On the Fine Structure of Spectra of the Inelastic-Electron-Scattering Cross Section and the Si Surface Parameter / A. S. Parshin, A. Yu. Igumenov, Yu. L. Mikhlin et al. // Semiconductors. 2015. Vol. 49 (4). P. 423-427.

6. Comparative Analysis of the Characteristic Electron Energy-Loss Spectra and Inelastic Scattering Cross-Section Spectra in Fe / A. S. Parshin, A. Yu. Igumenov, Yu. L. Mikhlin et al. // Physics of the Solid State. 2016. Vol. 58 (5). P. 908-914.

7. Electron Spectroscopy of Iron Disilicide / A. S. Parshin, A. Yu. Igumenov, Yu. L. Mikhlin et al. // Technical Physic. 2016. Vol. 61 (9). P. 1418-1422.

8. Fine structure of inelastic electron scattering cross-section spectra for Mn / A. S. Parshin, A. Yu. Igumenov, Yu. L. Mikhlin et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 122. P. 012025, 1-7.

© Игуменов А. Ю., Паршин А. С., Михлин Ю. Л., Пчеляков О. П., Жигалов В. С., 2016

УДК 669.713.7

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ СКОПЛЕНИЙ МЕЖДОУЗЕЛЬНЫХ АТОМОВ И ВАКАНСИЙ В ОБЛУЧЕННОМ CdTe

А. В. Мозжерин1,2, Н. Н. Паклин2

!Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: amozzherin@sfu-kras.ru

Теллурид кадмия (CdTe) перспективный материал для космической техники. Он применяется для создания солнечных батарей, детекторов ионизирующего излучения, фотоприемников. В ближайшей перспективе, при развитии солнечной энергетики в космической технике, он будет крайне необходим ввиду его особенных свойств. Однако при работе в открытом космосе, данный материал склонен к деградации из-за эволюции дефектной сети.

Ключевые слова: кадмий теллур, полупроводниковые материалы, облучение электронами.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

REGULARITIES OF THE INTERSTITIAL ATOMS AND VACANCY CLUSTER FORMATION IN IRRADIATED CdTe

A. V. Mozzherin1,2, N. N. Paklin2

^eshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: amozzherin@sfu-kras.ru

Cadmium telluride (CdTe) is a perspective material for space applications. It is used to create solar cells, ionizing radiation detectors, photo detectors. In the short term, the development of solar energy in space technology, it is extremely necessary, in view of its special properties. However, when operating in the open space, the material is prone to degradation due to defective network evolution.

Keywords: cadmium telluride, semiconductor materials, electron irradiation.

При облучении приборов микроэлектроники в космосе в них образуется большое количество точечных дефектов - вакансий и междоузельных атомов, которые в результате диффузии могут образовывать скопления в виде дислокационных петель и пор. Это негативно сказывается на работе приборов и может приводить к деградации работы приборов и устройств. Поэтому моделирование скоплений точечных дефектов при облучении полупроводников и полупроводниковых приборов является актуальным.

Теллурид кадмия - материал чувствительный к подобным воздействиям из-за невысокого значения энергии дефекта упаковки (ЭДУ) (~11±2 мДж/м2). Облучение материала в просвечивающем электронном микроскопе вызывает аналогичную эволюцию дефектов [1; 2], как и космическое излучение. На основании этого нами было проделано моделирование процессов формирования дефектов в CdTe при электронном облучении.

Известно, что в CdTe, так же как и в CdS и CdZnS, образуется большое число структурных дефектов [3]. При облучении электронами в CdTe наблюдаются скопления междоузельных атомов, вакансий и пор, поэтому модель доработана с учетом образования вакансионных скоплений

dc

— = G — KcjCy — 2Kucj

dt

dcv dt

dcbl dt

dcbV

C2 — K

2nr

'icbI ksicics ,

= G — KcIcV — 2 Kwcv — K1V

= Kc 2

4nrV

cVcbV KSVcVcS,

dt

drI dt drV dt

=K

L = Kuc&

= K1VcVb.

Здесь: генерация пар Френкеля (I и V), со скоростью генерации - G = а] (а - поперечное сечение; ] - плотность потока электроном); К] = уехр(-Е/кГ) -константа реакции; V - частота колебания атомов;

к - постоянная Больцмана; Т - температура; Е, - энергия активации процесса; Сц - концентрация «стоков» на поверхности; 2яг1/Ь и 4пГ у/Ь - количество мест присоединения точечных дефектов (ТД) по периметру петли и на поверхности поры соответственно; Ь - параметр порядка величины межатомного расстояния (вектор Бюргерса).

Решая полученную систему уравнений (численные значения параметров приводятся в [1]), получаем К ~ 10-30, К ~ 10-63, Ку ~10-72, А ~ 4-10-42, Бу ~ 4-10-87.

На рисунке показано изменение размеров междо-узельных дислокационных петель ^,) и пор (RV) с течением времени облучения электронами.

В работе также обсуждается воздействие температуры образца при воздействии на него электронного пучка и вклад в энергию активации от облучаемых электронов.

Сс1Те, 1=300 К

Ri

/ /

/

I Rv

о -

» .500 1000 liOO 2000 JJBtf

t, с

Зависимость размеров междоузельных дислокационных петель (R) и пор (RV) с течением времени облучения электронами

Библиографические ссылки

1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003. 304 с.

2. 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.

3. 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 Journal of Applied Physics. 1991. Vol. 30, № 11. P. L1853-L1856.

References

1. Loginov Y. Y., Brown P. D., Durose K. The structural defect formation in A2B6 semiconductors. Moscow: Logos, 2003. 304 p.

2. 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.

3. 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 Journal of Applied Physics. 1991. Vol. 30, № 11. P. L1853-L1856.

© Mo3xepHH A. B., naKHHH H. H., 2016

УДК 539.25

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ НА ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

А. В. Мозжерин

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: amozzherin@sfu-kras.ru

Рассмотрены особенности дефектообразования в полупроводниках с различной энергией дефекта упаковки (ЭДУ). Показано, что дефектообразование происходит интенсивнее, и в первую очередь в полупроводниках с низким значением ЭДУ. Приводится анализ критического радиуса дислокационных петель, образующихся в полупроводниках с различным значением ЭДУ. Материалы, имеющие невысокое значение энергии дефекта упаковки, склонны к быстрому росту дефектной сети и деградации материала при работе в неблагоприятных условиях.

Ключевые слова: энергия дефекта упаковки, полупроводниковые материалы, просвечивающая электронная микроскопия.

INFLUENCE OF THE STACKING FAULT ENERGY ON THE STRUCTURAL DEFECT FORMATION IN SEMICONDUCTORS

A. V. Mozzherin

Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: amozzherin@sfu-kras.ru

The structural defect formation in semiconductors with different values of the stacking fault energy (SFE) is discussed. It is shown, that the defect formation is more intense in the first place in semiconductors with low value SFE. Materials having low stacking fault energy are prone to rapid growth of networks and defective degradation of the material when operating under adverse conditions.

Keywords: stacking fault energy, semiconductor materials, transmission electron microscopy

Полупроводники активно используются в приборах для космического применения. Однако полупроводники с невысоким значением энергии дефекта упаковки (ЭДУ) склонны к быстрой деградации, связанной с быстрым ростом дефектной сети при работе в неблагоприятных условиях [1; 2]. Формирование структурных дефектов в полупроводниках происходит также в процессе выращивания, последующих обработках и легировании [3].

Результаты исследований формирования дефектов в полупроводниках показали, что после отжига образ-

цов в них образуются примесные преципитаты. Все это сопровождается трансформацией ростовых дислокаций и образованием дислокационных петель, что необходимо для снятия упругих напряжений в массиве кристалла.

Установлена зависимость параметров структурных дефектов в полупроводниках от ЭДУ.

Вычислив значение энергии дефекта упаковки, нами были рассчитаны критические радиусы дислокационных петель в полупроводниковых материалах.