Effect of isovalent doping of Si by germanium on the impurity-defect complexes formation probability in the p+n structures base irradiated by α-particles
Abstract
The probability of A-, E-, K-centers formation in CZ nSi and nSiGe using the previously obtained empirical S-shaped dependences of the accumulation of impurity-defect complexes on the integral flux of α-particles was calculated. Shown, that the probability of vacancy trapping by atoms of interstitial oxygen in SiGe depends nonlinearly on the irradiation dose, and its integral value in the range Φα ≈ 109 ... 5·1010 cm-2 was much lower than in control nSi samples. The results explained using models available in the literature. The change of the defect formation probability correlates well with the data on the lifetime degradation of the injected minority charge carriers in the base of the p+n structure.
Downloads
References
Sgourou E. N., Panayiotatos Y., Vovk R. V., Chroneos A. Toward Defect Engineering Strategies to Optimize Energy and Electronic Materials // Appl. Sci. – 2017. – No. 7. – P. 674.
Alkauskas A., McCluskey M. D., Van de Walle C. G.. Tutorial: Defects in semiconductors—Combining experiment and theory // Journal of Applied Physics. – 2016. – Vol. 119, is. 18. – P. 181101.
Chroneos A., Sgourou E. N., Londos C. A., Schwingenschlögl U. Oxygen defect processes in silicon and silicon germanium // Applied Physics Reviews. – 2015. Vol. 2, is. 2. – P. 021306.
Weiser P. M. Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy (lecture). Center for Materials Science and Nanotechnology. University of Oslo. – 2017.
Chroneos A., Londos C. A., Sgourou E. N., Pochet P. Point defect engineering strategies to suppress A-center formation in silicon // Appl. Phys. Lett. – 2011. – Vol. 99. – P. 241901.
Londos C. A., Sgourou E. N., Hall D., Chroneos A. Vacancy-oxygen defects in silicon: the impact of isovalent doping // J. Mater. Sci.: Mater Electron. – 2014. Vol. 25. – P. 2395-2410.
Larsen A. N., Goubet J. J., Mejlholm P. et al. Tin-vacancy acceptor levels in electron-irradiated n-type silicon // Physical Review B Condensed Matter. – 2000. – Vol. 62(7). P. 4535-4544.
Красько М. М. Вплив домішки олова на деградацію провідності в n-кремнії при електронному опроміненні // Укр. фiз. журн. – 2013. Т. 58, № 3. – C. 245-250.
Kras’ko M. M. Influence of tin impurity on recombination characteristics in γ-irradiated n-Si // Ukr. J. Phys. – 2012. – Vol. 57, No. 11. – P. 1162-1168.
Neimash V. B., Voitovych V. V., Kraitchinskii A. M., Shpinar L. I., Kras'ko M. M., Popov V. M., Pokanevych A. P., Gorodys’kyi M. I., Pavlovs’kyi Yu. V., Tsmots’ V. M. , Kabaldin O. M. Influence of doping by the isovalent lead impurity on the parameters of n-silicon // Ukr. J. Phys. – 2005. – Vol. 50, No. 5. – P. 492-496.
David M. L., Simoen E., Claeys C., Neimash V., Kras’ko M., Kraitchinskii A., Voytovych V., Kabaldin A., Barbot J. F. On the effect of lead on irradiation induced defects in Silicon // Solid State Phenomena. – 2005. – Vol. 108-109. – P 373-378.
David M.-L., Simoen E., Claeys C., Neimash V., Kras’ko M., Kraitchinski A., Voytovuch V., Tishcenko V., Barbot J. F. Radiation-Induced Deep Levels in Lead- and Tin-Doped n-Type Czochralski Silicon. High Purity Silicon VIII. Proceedings of the International Symposium. Editors C. L. Claeys, M. Watanabe, R. Falster, P. Stallhofer. Proceedings Volume 2004-05. THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, INC. 65 South Main St., Pennington, NJ 08534-2839, USA
Christopoulos S-R. G., Parfitt D., Sgourou E. N., Londos C. A., Vovk R. V., Chroneos A. Controlling A-center concentration in silicon through isovalent doping: Mass action analysis // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2016. Vol. 27 (5). – P. 4385-4391.
Londos C. A., Sgourou E. N., Chroneos A. Defect engineering of the oxygen-vacancy clusters formation in electron irradiated silicon by isovalent doping: An infrared perspective // J. Appl. Phys. – 2012. – Vol 112. – P. 123517.
Londos C. A., Aliprantis D., Sgourou E. N., Chroneos A., Pochet P. Formation and evolution of oxygen-vacancy clusters in lead and tin doped silicon // Journal of Applied Physics. – 2012. Vol. 111. – P. 123508.
Londos C. A., Angeletos T., Sgourou E. N., Chroneos A. Engineering VO, CiOi and CiCs defects in irradiated Si through Ge and Pb doping // J. Mater. Sci.: Mater Electron. – 2015. Vol. 26. – P. 2248–2256.
Bytkin S. V., Kritskaya T. V. Comparative analysis of the radiation defects accumulation in n-Si and n-SiGe, used for the discrete thyristors manufacturing on the initial stage of irradiation, using estimation of the probability of A-, E-, K-centers formation. // 25th International Conference on Defects in Semiconductors, St. Petersburg, Russia, July 20-24, 2009 Book of Abstracts. - P. 193-194.
Быткин С. В., Критская Т.В. Моделирование процесса накопления радиационных дефектов в процессе облучения монокристаллов Si
и Si
. Металургія. Збірник наукових праць Запорізької державної інженерної академії, вип. 1(21). Запоріжжя, 2010. – C. 116-125.
Быткин С. В., Критская Т. В. Моделирование S-образного процесса накопления A- и E-центров в изовалентно легированном германием кремнии в среде Statistica и MathCAD. «Сучасні проблеми металургії», № 21, випуск 1- 2018. – С. 29-35
Хируненко Л. И., Шаховцов В.И., Шинкаренко В.К. и др. Особенности процессов радиационного дефектообразования в кристаллах Si // ФТП. – 1987. – Т. 21, вып. 3. – С. 562-565.
Винецкий В. Л. О кинетике образования вторичных радиационных дефектов в полупроводниках // ФТП. – 1968. – Т. 2, вып. 8. – С. 1074-1082.
Радіаційна фізика: підручник / Л. А. Булавін, О. П. Дмитренко, М. П. Куліш. – К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2010. – 551 с.
Londos C. A., Sgourou E. N., Chroneos A., Emtsev V. V. Carbon, oxygen and intrinsic defect interactions in germanium-doped silicon // Semicond. Sci. Technol. – 2011. Vol. 26. – P. 105024 (7 pp).
Критская Т. В. Современные тенденции получения кремния для устройств электроники: монография // Запорож. гос. инженер. акад. – Запорожье: ЗГИА, 2013. – 353 c.
Критская Т. В., Быткин С. В. Радиационная деградация времени жизни неосновных носителей заряда в кремниевых p+-n-структурах. Металургія. Збірник наукових праць Запорізької державної інженерної академії, вип. 1(26). Запоріжжя, ЗДІА, 2012. – C. 110-116.
