Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТЖИГА РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ЛИТИЙ СОДЕРЖАЩЕМ КРЕМНИИ

Богатов Н.М. Коваленко М.С.
Радиационные дефекты являются одной из причин деградации кремниевых полупроводниковых приборов. Возрастающие требования к радиационной стойкости стимулируют создание математических моделей с целью анализа возможностей восстановления параметров этого материала.

Атомы лития взаимодействуют с радиационными дефектами в кремнии. В работе рассчитано изменение концентрации вторичных радиационных дефектов (ВРД) в течение изотемпературного отжига литий содержащего кремния. Модель кинетики дефектообразования включает 2 этапа. На первом этапе ВРД образуются под действием ионизирующих частиц с энергией E, интенсивностью потока I0 за время облучения tф при температуре Tоб. На втором этапе ионизирующее излучение отсутствует, проводится отжиг при температуре Тот>Tоб, малоподвижные комплексы LiO распадаются, а свободные атомы Li пассивируют вторичные радиационные дефекты, концентрации которых уменьшаются и выходят на стационарные значения.

Временная зависимость концентраций ВРД описывается системой уравнений квазихимических реакций. В кремнии, выращенном методом Чохральского, эта система приводится к виду

f, (1)

f, (2)
f, (3)
f, (4)
f, (5)
f, (6)
f, (7)

f

f, (8)
f, (9)
f, (10)
f, (11)
f,          (12)

f

f

f,           (13)

f,             (14)

f,        (15)

f,         (16)

f,           (17)

f,               (18)

f,

f

f,

f.

Уравнения (1-18) содержат следующие переменные концентрации: NA - A-центров, NE - E-центров, NK - K-центров, NSiB - комплексов SiB, NW - дивакансий, NLiW - комплексов LiW, f - комплексов Li2W, NLiA - комплексов LiA, f - комплексов Li2A, NLiE - комплексов LiE, Ndo - областей разупорядочения с средним числом вакансий νev, NLi - атомов Li, NLiO - комплексов LiO, NO(I) - атомов внедрения кислорода, NP(S) - атомов замещения фосфора, NC(S) - атомов замещения углерода, NB(S) - атомов замещения бора.

Коэффициенты вида ΥU,X/Y,Z=KU,X/KY,Z (KX,Y - константы прямых реакций дефектов типа X с дефектами типа Y) определялись из экспериментальных или теоретических данных; GX - скорость генерации дефекта X рассчитывалась для каждого типа ионизирующих частиц. Модель применима в области температур, в которой комплексы, являющиеся продуктами квазихимических реакций, стабильны, поэтому константы обратных реакций не входят в уравнения (1-14), кроме того, зависимостью коэффициентов вида γU,X/Y,Z от температуры можно пренебречь.

Свойства материала зависят от начальных концентраций основных примесей: донорных атомов фосфора f, лития f и акцепторных атомов бора f, - а также сопутствующих примесей кислорода f и углерода f.

Уравнения (1-18) решались численно. Для уравнений (1-11) задавались следующие начальные условия: на первом этапе:

NA(0)=NE(0)=NK(0)=NSiB(0)=NW(0)=NLiW(0)=

= (0)=NLiA(0)= (0)=NLiE(0)=nev(0)=0;

на втором этапе

NA(0)=NA(tф), NE(0)=NE(tф), NK(0)=NK(tф), NSiB(0)=NSiB(tф), NW(0)=NW(tф), NLiW(0)=NLiW(tф), (0)= (tф), NLiA(0)=NLiA(tф), (0)= (tф), NLiE(0)=NLiE(tф), nev(0)=nev(tф).

В результате моделирования определены зависимости концентрации ВРД от начальной концентрации Li, температуры и времени отжига в кремнии n- и p-типа, облученном потоком электронов или протонов. Оптимальные значения концентрации лития, температуры и времени отжига, соответствующие условиям интенсивного облучения, позволяют существенно повысить время жизни носители заряда в облученном кремнии.


Библиографическая ссылка

Богатов Н.М., Коваленко М.С. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТЖИГА РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ЛИТИЙ СОДЕРЖАЩЕМ КРЕМНИИ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 9. – С. 37-39;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23549 (дата обращения: 29.11.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074