Электронный парамагнитный резонанс собственных и примесных дефектов в нейтронно-облученном карбиде кремния с природным и измененным изотопным составом

• Автор: Музафарова, Марина Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

! Введение

'• I. Радиоспсктроскопические исследования дефектов в кристаллах карбида

кремния (обзор литературы)

1.1. Структура кристалла карбида кремния

1.2. Дефекты в кристаллах карбида кремния

1.3. Вакансии кремния

1.3.1. Отрицательно заряженная вакансия кремния (VsD

1.3.2. Нейтральная вакансия кремния (Vsi)

1 АФренкелевскне пары

1.5. Вакансии углерода

1.5.1. Положительно заряженная вакансия углерода (Ус)

1.5.2. Отрицательно заряженная вакансия углерода (Vc~)
1.6. Дивакансни
1.7. Дефектные комплексы
1.7.1. Дефектные комплексы в кристаллах кремния
, 1.7.2. Дефектные комплексы в кристаллах карбида кремния
1.8. N- V дефект
1.8.1. Л-Кдефект в алмазе
1.8.2. N-Vдефект в карбиде кремния
1.9. Доноры и акцепторы в кристаллах карбида кремния
1.10. Цели работы
II. Приготовление образцов и методика эксперимента
2.1. Приготовление образцов
2.1.1. Приготовление образцов бН-SiC для исследования
высокотемпературных дефектов
2.1.2. Приготовление образцов бН-SiC и 7//-S7C с измененным
изотопным составом
2.2. Методика эксперимента
* III. ЭПР высокотемпературных дефектов в бН-SiC
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. Дефектные комплексы

3.2.1. Спектры ЭПР с1с-1а и с/с-1Ь
3.2.2. Спектры ЭПР ск-2 и с!с
3.2.3. Фоточувствительный спектр ЭПР ск
3.2.4. Обсуждение моделей центров ск-1а, ск-1Ь, ск-2, с1с
3.3. А-К дефект
IV. ЭПР мелких доноров и акцепторов в кристаллах карбида кремния и кремния с измененным изотопным составом
4.1. Доноры азота в 5/С
4.2. Акцепторы бора в 5/С
4.3. Мелкие доноры фосфора и мышьяка в кремнии '305
4.4. Обсуждение результатов
4.5. Выводы
Заключение
Литература
Список публикаций по теме диссертации
Настоящая работа посвящена изучению высокотемпературных дефектов и пространственного распределения плотности волновой функции неспаренных электронов мелких допоров азота N и мелких акцепторов бора В в широкозонном полупроводнике - карбиде кремния (5/С) методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
Карбид кремния является перспективным материалом опто- и микроэлектроники. Постоянный интерес к карбиду кремния 5/С связан с возможностью создания электронных и оптоэлектронных приборов, работающих в экстремальных условиях: при высоких температурах, высоких мощностях и повышенных уровнях радиации. Именно большая энергия связи 5/-С делает 5/С устойчивым к высоким температурам, агрессивным средам и воздействию ионизирующего облучения.
Несмотря на прогресс в исследовании карбида кремния, существуют и некоторые нерешенные проблемы. Для карбида кремния важной является проблема направленного легирования кристаллов примесями для создания полуизолнрующих слоев этих материалов.
Для создания приборов на основе 5/С необходимо надежное установление природы собственных и примесных дефектов и их комплексов, а также понимание процессов их создания и разрушения. Все это стимулировало исследования, посвященные изучению дефектов в 5/С. Особое значение для кристаллов карбида кремния имеют дефекты, стабильные при высоких температурах отжига. Такие высокотемпературные дефекты могут иметь различные зарядовые состояния, создавать глубокие уровни в запрещенной зоне и, следовательно, существенно влиять на электрические свойства материала.
Электронный парамагнитный резонанс является одним из основных методов исследования микроструктуры собственных и примесных дефектов в полупроводниках. Использование этого метода позволяло обнаружить парамагнитный дефект в полупроводнике, провести его химическую идентификацию, однозначно установить структуру дефекта, его симметрию и окружение. Метод ЭПР позволил получить широкую информацию об электронной структуре дефекта. При этом такая методика позволила экспериментально регистрировать плотность волновой функции неспаренпых электронов. Не менее важным достоинством метода ЭПР является возможность контроля за дефектами и примесными центрами, а также за их
EPR intensity (arb. un.)

Magnetic field (mT)
Рис. 9. Экспериментальный и симулированный спектры ЭПР высокопольной компоненты сигнала dc-3, зарегистрировашше при 300К и В || с.