Исследование проводимости пластически деформированного германия в сверхвысокочастотном диапазоне

• Автор: Прокопенко, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 123 c. : ил

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ВЛИЯНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕРМАНИЯ И КРЕМНИЯ

§1.1. Дислокационные состояния

§1.2. ЭПР на дислокациях в кремнии

§1.3. Исследование дислокационной проводимости

Заключение. Постановка задачи

Глава II. МЕТОДИКА ЗКСПЕРИМЕНТОВ

§2.1. Приготовление образцов с. однородным и анизотропным распределением дислокаций

§2.2. Исследование электрических свойств образцов

германия ±

§2.3. Метод нейтронного трансмутационного легирования

Глава III. ИССЛЕДОВАНИЕ АНИЗОТРОПИИ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СВЧПРОВОДИМОСТИ
Заключение к главе Ш
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА НЕЙТРОННОГО ТРАНСМУТАЦИОННОГО
ЛЕГИРОВАНИЯ
§4.1. Выбор метода, обеспечивающего однородное
распределение легирующей примеси в образце
§4.2. Исследование метода нейтронного трансмутационного легирования
Заключение к § 4
§4.3. Исследование СВЧ-проводимости в образцах гер-' мания с дислокациями, легированных посредством облучения тепловыми нейтронами
§4.4. Обсуждение экспериментальных результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время хорошо известно, что кристаллы не обладают идеальным строением. Реальные кристаллы всегда содержат дефекты, которые могут заметно влиять на их. физические свойства.
Дефекты кристаллического строения подразделяют по геометрическим признакам на точечные (нульмерные), линейные (одномерные), поверхностные (двумерные) и объемные (трехмерные).
В формировании физических свойств кристаллов важную роль играют устойчивые одномерные дефекты - дислокации. Сейчас без использования представления о таких одномерных образованиях невоз-. можнь изучать пластическую деформацию, упрочнение и разрушение кристаллов. Экспериментальные результаты, полученные в последние годы,показывают, что дислокации влияют не только на механические, но и на электрические свойства твердых тел, причем особенно сильно такое влияние проявляется в полупроводниках. Причина этого заключается в том, что дислокации могут образовывать новые электронные состояния с энергиями, лежащими в запрещенной зоне.
Актуальность исследования электрических свойств полупроводниковых материалов, в которые введены дислокации, в частности, германия с дислокациями, связана с тем, что информация об электронных процессах, происходящих в таких материалах, представляет большой интерес как с практической, так и с теоретической точек зрения. Практический интерес к таким объектам стимулируется развитием промышленной микроэлектроники, а поскольку дислокации принадлежат к классу одномерных (квазиодномерных) систем, то понятен интерес к таким объектам и с точки зрения теории. В настоящее время одномерные (квазиодномерные) системы широко изучаются ввиду
принципиального отличия их свойств от объектов с большей размерностью.
Имеющиеся экспериментальные данные в основном получены на^' сложных органических соединениях. Поэтому изучение дислокаций, как одномерных систем, представляет несомненный научный интерес.
Экспериментальные исследования последних лет показывают, что наличие дислокаций в кристаллах полупроводников и диэлектриков приводит к возникновению в запрещенной зоне новых электронных состояний. Эти состояния определяют как величину, так и температурный ход электрической проводимости пластически деформированных полупроводниковых материалов.
Для объяснения влияния дислокаций на электрические и оптические свойства кристаллов полупроводников используются в основном качественные модели. Выбор той или иной модели для теоретического описания спектра связан с вопросом о степени перекрытия волновых функций электронов в ядрах дислокаций и степенью разупо-рядоченности ядер дислокаций.
В связи с этим, большой интерес представляет изучение характера проводимости самих дислокаций. Это объясняется тем, что на основании данных о проводимости, можно получить информацию о структуре энергетического спектра, и кроме того, вызывает интерес характер проводимости в таких квазиодномерных системах.
Кроме научного интереса, вопрос о механизме дислокационной проводимости, о влиянии дислокаций на физические свойства полупроводников (в частности бе и Бь ) имеет также большое практическое значение. Это .объясняется тем, что процесс изготовления п/п приборов неизбежно приводит к возникновению дислокаций в объеме материала, что оказывает существенное влияние на работу готового изделия.
Хотя уменьшение отдельных приборов позволяет лучше использовать хороший материал, расположенный между дислокациями, наб-
- 50 -

Постоянная Холла К считалась равной (пе)-1 или (ре) 1;
это соотношение лучше выполняется при низких температурах, поскольку при Т <150 К в используемом интервале магнитных полей хорошо выполнялось условие >1ПЕ>, ( В -индукция магнитного поля). Образцы имели форму параллелепипеда с размерами
ние дислокаций (В ) всегда было перпендикулярно длинным граням,
На образцы наносились б контактов: два токовых и по две пары узких (— 0,2 мм) Холловских контактов. Индиевые контакты наносились паяльником с температурой жала~200°С, а затем "формировались" высоковольтным электрическим разрядом [40] . После такой обработки -контакты сохраняли омические характеристики вплоть до гелиевых температур.
§ 2.3. Методика измерений в СВЧ-диапазоне
Для исследования СВЧ-проводимости образцов ве применялся резонаторний метод [93] . Этот метод основан на сравнении добротностей резонатора с образцом и без образца. Изменение добротности резонатора определялось потерями СВЧ-мощности в образце, помещенном в резонатор.
Потери СВЧ-мощности связаны с электропроводностью образца. Следовательно, по изменению добротности резонатора можно судить о величине электропроводности образца. На практике, обычно, измеряются не добротности резонатора, а ширина резонансной кривой резонатора с образцом Д-р и без образца - Л £0 на одной резонансной частоте £ ; разница в ширине резонансных кривых 8-р
Если образец имеет форму тонкого цилиндра, расположенного на
1x2x8 мм'• В деформированных образцах преимущественное направленаправлению магнитного поля ( ©_1Н ) и току (&_1_3)
может служить мерой электропроводности образца.