Влияние миграции точечных дефектов на радиационную стойкость гетерофазного полупроводника

• Автор: Бухаров, Владимир Эдуардович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 117 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. ПРОБЛЕМА ДЕГРАДАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОДХОДЫ К ЕЕ РЕШЕНИЮ. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Классификация радиационностимулированных процессов в твердых телах .

1.2. Взаимодействие излучения с твердым телом на примере электронного пучка допороговых энергий

1.3. Неравновесная проводимость в широкозонных полупроводниках

1.4. Дефекты, их образование и аннигиляция в ходе облучения

1.4.1. Дефекты в полупроводниках

1.4.2. Основные концепции радиационного дефектообразования

1.4.3. Упругие механизмы радиационного дефектообразования .

1.4.4. Неупругие механизмы дефектообразования

1.4.5. Скорость генерации и аннигиляции рекомбинации дефектов в широкозонных кристаллах под действием свободных носителей заряда
1.5. Фотохимические реакции .
1.6. Радиационностимулированная диффузия
1.7. Стимулированная аннигиляция радиационный отжиг дефектов
1.8. Экспериментально наблюдаемая деградации соединений А2 В6 иод действием облучения. Эффект малых доз
1.9. Методы увеличения радиационной стойкости полупроводников. Гетерофазный фотопроводник СсХБРЬБ.
1.9.1. Методы увеличения радиационной стойкости полупроводников . .
1.9.2. Гетерофазпая фотопроводящая система типа СбБРЬЗ .
1 Выводы к главе 1
2. ДВИЖЕНИЕ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГЕТЕРОФАЗНОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ В УСЛОВИЯХ ОБЛУЧЕНИЯ
2.1. Радиационностимулированная диффузия в широкозонной и узкозонной фазах системы А2В6ЛлВ6 на примере системы СбЗРЬБ.
2.2. Постановка задачи о движении точечных дефектов в гетерофазном материале .
2.2.1. Уравнение движения дефектов .
2.2.2. Начальные условия
2.2.3. Поток дефектов на границе областей с различными коэффициентами диффузии. Условия сшивания. Гсттерирование дефектов узкозонными включениями
2.2.4. Граничные условия
2.2.5. Формулировка краевой задачи
2.3. Основные приближения и упрощающие модели
2.3.1. Стационарное состояние. Отсутствие аннигиляции дефектов. Отсутствие дрейфа
2.3.2. Кусочнопостоянный коэффициент диффузии
2.3.3. Одномерная слоистая гетерофазная система.
2.3.4. Сферически симметричный случай.
2.3.5. Приближение малой концентрации на границе
2.3.6. Дрейф под действием электрического поля гетероперехода.
2.4. Модель деградации фотопроводника в результате образования точечных дефектов.
2.5. Возможность сведения системы уравнений для дефектов двух типов к одному уравнению.
2.6. Средние концентрация и скорость генерации дефектов в гетерофазной среде
2.7. Выводы к главе 2
3. МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ГЕТЕРОФАЗНОЙ ФОТОПРОВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ. СЛУЧАЙ НЕЙТРАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1. Стационарные состояния гетерофазной системы в условиях облучения . .
3.1.1. Отсутствие аннигиляции дефектов
3.1.2. Прямая аннигиляция дефектов
3.2. Нестационарные состояния гетерофазной системы в условиях облучения
3.2.1. Отсутствие аннигиляции дефектов слоистая гетерофазная система
3.2.2. Прямая аннигиляция дефектов. Численное решение.
3.3. Выводы к главе 3
4. МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ГЕТЕРОФАЗНОЙ ФОТОПРОВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ. СЛУЧАЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ДЕФЕКТОВ
4.1. Стационарные состояния гетерофазной системы в условиях облучения . .
4.1.1. Отсутствие аннигиляции дефектов.
4.1.2. Прямая аннигиляция дефектов.
4.2. Нестационарные состояния гетерофазной системы в условиях облучения. Численное решение.
4.3. Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 7 страниц, включая рисунков. В списке использованных источников содержится 6 наименований. Во введении обосновывается актуальность работы, ставится цель работы, рассматриваются научная новизна, достоверность полученных результатов и практическая значимость работы, формулируются основные положения, выносимые на защиту, приводятся данные по апробации представленных в работе результатов, публикациям по теме работы и личному вкладу в нее автора, структуре и объему работы, а также кратко излагается содержание работы. Первая глава представляет собой аналитический обзор по проблеме деградации полупроводников под действием ионизирующего излучения и подходам к ее решению. Рассматриваются основные радиационностимулированные процессы генерация свободных носителей заряда, дефектообразование, фотохимические реакции и радиационностимулированная диффузия. А2В6и привлекаемые для их объяснения модели. В заключение анализируются известные пути повышения радиационной стойкости полупроводниковых материалов и структур и рассматриваются свойства гетерофазного материала типа СбБРЬБ. Во второй главе выполнена математическая постановка задачи о генерации, рекомбинации, диффузии и дрейфе дефектов в гетерофазном полупроводнике, проведен первичный анализ этой задачи, введены и обоснованы основные используемые в работе приближения и упрощающие модели. В главах 3 и 4 происходит аналитическое и численное решение поставленной в главе 2 краевой задачи в различных приближениях в главе 3 рассматриваются нейтральные дефекты, а в главе 4 заряженные. Проводится анализ и обсуждение полученных результатов. В заключении приводятся основные результаты исследования и общие выводы, вытекающие из работы. ПРОБЛЕМА ДЕГРАДАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОДХОДЫ К ЕЕ РЕШЕНИЮ. Использование полупроводниковых приборов в экстремальных условиях, в частности, в условиях радиационного или мощного оптического излучений, приводит к значительной нестабильности их характеристик. Эта нестабильность, называемая деградацией, для фотоэлектрических приборов обычно состоит в интенсификации безызлучатсльной рекомбинации свободных носителей заряда СНЗ и увеличении темповой проводимости материала, что проявляется в ухудшении фотоэлектрических и люминесцентных характеристик полупроводниковых приборов. Экспериментальное и теоретическое изучение проблемы деградации полупроводниковых материалов и приборов на их основе продолжается уже в течение нескольких десятилетий, подробные обзоры можно найти в . Комплексный подход к проблеме деградации требует изучения как экспериментальных данных по изменению свойств полупроводниковых структур под действием облучения, так и теоретических моделей и принципов, объясняющих эти изменения. При этом представляется целесообразным начать рассмотрение именно с последних, привлекая их впоследствии для объяснения экспериментальных фактов. Указанный принцип и положен в основу данного обзора. После краткой классификации радиационностимулированных процессов в полупроводниках и основных принципов взаимодействия потока ускоренных частиц с твердым телом рассматриваются основные радиационностимулированные процессы дефектообразование, фотохимические реакции и радиационностимулированная диффузия. После этого приводятся экспериментальные данные по деградации соединений типа АВ6 и привлекаемые для их объяснения модели. В заключение анализируются известные пути повышения радиационной стойкости полупроводниковых материалов и структур и рассматриваются свойства гетерофазного материала типа СсРЬЧ. Классификация радиационностимулированных процессов в твердых
Облучение потоком быстрых заряженных или нейтральных частиц вносит в твердое тело некоторое как правило, значительное на уровне элементарного акта количество дополнительной, по отношению к равновесной, энергии, что приводит к сильной неравновесности системы с возникновением электронных и даже в некоторых случаях ядерных возбуждений.