III. Результаты и обсуждение
Обнаружено, что примеси Sc, Pr и Eu проявляют, как и другие редкоземельные элементы, исследованные нами, мелкую акцепторную природу на поверхности и в объеме кремния n-типа, после диффузионного отжига. Методом эффекта Холла определена подвижность носителей заряда – дырок в диффузионно-легированных примесях Sc, Pr и Eu в слоях кремния. Подвижность носителей заряда в диффузионных слоях Si, Si и Si равна ~ 145 250 см2Вс и уменьшается с увеличением концентрации примесей Sc, Pr и Eu в кремнии.
По температурной зависимости коэффициента Холла – концентрации носителей заряда, а также методом изотермической релаксации емкости и тока каких-либо глубоких уровней в запрещенной зоне кремния характерных для Sc, Pr и Eu в кремнии, не обнаружено. Концентрационное распределение носителей заряда в слоях кремния, легированного примесей Sc, Pr и Eu, определенное с помощью электрических измерений, может быть описано соотношениями:
C ≈ (2÷4)×1017 erfc(x / 2 ), см-3.
При этом поверхностная концентрация атомов Sc, Pr и Eu в кремнии, определенная с помощью метода меченых атомов, составляет 1018 1019 см-3. Таким образом, концентрация электрически активных РЗЭ примесей Sc, Pr и Eu в кремнии составляет менее 10 % от общей концентрации примесей Sc, Pr и Eu в кремнии.
Таблица 1.
Коэффициенты диффузии скандия, празеодима и европия в кремнии.
Температура диффузии, 0C
|
DSc, см2ꞏс-1
|
DPr, см2ꞏс-1
|
DEu, см2ꞏс-1
|
1100
|
1.5ꞏ10-14
|
3.6ꞏ10-14
|
1.0ꞏ10-14
|
1150
|
3.7ꞏ10-14
|
9.5ꞏ10-14
|
2.5ꞏ10-14
|
1200
|
9.1ꞏ10-13
|
2.0ꞏ10-13
|
5.2ꞏ10-13
|
1250
|
2.0ꞏ10-13
|
5.3ꞏ10-13
|
1.2ꞏ10-13
|
Как показывает анализ полученных данных, коэффициенты диффузии и энергии активации примесей Sc, Pr и Eu в кремнии располагаются в диапазоне значений, характерных для диффузии типичных элементов III группы, а также для других РЗЭ, являющихся примесями замещения и диффундирующих по узлам кристаллической решетки. Это позволяет утверждать, что РЗЭ примесей Sc, Pr и Eu, этой же группы также является примесью замещения и диффундирует подобно другим РЗЭ по узлам кристаллической решетки кремния.
Сопоставление полученных данных с ранними результатами по диффузии РЗЭ в кремнии, полученными с помощью радиоактивной и др. методик, показывает, что способ нанесения диффузанта и среда диффузии не влияют существенно на диффузионные параметры РЗЭ в кремнии. Таким образом, можно предположить, что примеси РЗЭ Sc, Pr и Eu - элементы третьей группы Периодической системы, исследованные нами, также являются примесями замещения и диффундируют по узлам кристаллической решетки (вакансионный механизм диффузии) кремния.
Do'stlaringiz bilan baham: |