Тензоелектричні властивості опромінених електронами монокристалів n-Si

Анотація

Досліджено тензоопір при одновісному тискові для опромінених електронами монокристалів n-Si при кімнатній температурі. Досліджувані монокристали кремнію були леговані домішкою фосфору, концентрацією N_d=2,2·10¹⁶ см³, та опромінювались потоками електронів 5·10¹⁶ ел./см², 1·10¹⁷ ел./см² та 2·10¹⁷ ел./см² з енергією 12 МеВ. Вимірювання питомого опору та сталої Холла проводились для одновісно деформованих вздовж кристалографічних напрямків [100] та [111] монокристалів n-Si. На основі вимірювань тензо-холл-ефекту та iнфрачервоної Фур’є-спектроскопiї були встановлені механізми виникнення тензорезистивного ефекту для досліджуваних монокристалів n-Si. Показано, що тензоопір для даних монокристалів визначається лише змінами рухливості електронів при деформації. При цьому концентрація електронів не залежить від одновісного тиску, оскільки глибокі рівні радіаційних дефектів, що належать комплексам VO_i VO_iP, будуть повністю іонізованими. Іонізація глибокого рівня еВ, що належить дефекту C_iO_i, за рахунок деформації не буде проявлятися та впливати на тензоопір n-Si. Встановлено, що анізотропією розсіяння електронів на утворених радіаційних дефектах, яка виникає при одновісному тискові вздовж кристалографічного напрямку [100], є причиною різної величини тензоопору опромінених різними потоками електронів монокристалів n-Si. Залежність величини тензоопору одновісно деформованих вздовж кристалографічного напрямку [111] монокристалів n-Si від потоку електронного опромінення пов’язана зі змінами радіуса екранування за рахунок зростання ефективної маси електронів. Вперше одержане при кімнатній температурі зростання величини тензоопору монокристалів n-Si за рахунок опромінення потоками електронів Ф ≥ 1·10¹⁷ ел./см² може бути використане для конструювання сенсорів високого одновісного тиску на основі таких монокристалів n-Si з більшим значенням коефіцієнта тензочутливості відносно наявних аналогів. Такі сенсори матимуть підвищену радіаційну стійкість та широку сферу експлуатації.