中子辐照和掺杂区熔硅的DLTS缺陷和少子寿命

本文给出了中子辐照和掺杂区熔硅的少子寿命和DLTS缺陷随退火温度变化的关系,中子辐照剂量和成晶气氛对少子寿命回复和DLTS缺陷退火的影响,并作了讨论.     

电子辐照高阻NTD FZ Si中缺陷态的退火特性

报导了电子辐照高阻NTD－FZ－Si中缺陷态的退火特性。分别采用真空和N2气保护下进行等时、等温退火，测量了它们的DLTS港和相应的少数载流子寿命，对两种退火气氛的实验结果进行了分析讨论。     

Ni-Au/AlN/Si器件的深能级瞬态谱研究

对GaN器件制备过程中AlN缓冲层相关的电活性缺陷进行了C-V和深能级瞬态谱(DLTS)研究。C-V研究结果表明,制备态Ni-Au/AlN/Si MIS器件中,靠近AlN/Si界面处的掺杂浓度为4.4×10¹⁷cm-3,明显高于Si衬底的1.4×10¹⁶cm-3,意味着制备态样品中Al原子已经向衬底硅中扩散。采用退火工艺研究了GaN器件制备过程中的热影响以及热处理前后电活性缺陷在硅衬底中的演变情况,发现退火处理后,Al原子进一步向衬底硅中更深处扩散,扩散深度由制备态的500nm左右深入到1μm附近。DLTS研究结果发现,在Si衬底中与Al原子扩散相关的缺陷为Al-O配合物点缺陷。DLTS脉冲时间扫描表明,相比于制备态样品,退火态样品中出现了部分空穴俘获时间常数更大的缺陷,退火处理造成了点缺陷聚集,缺陷类型由点缺陷逐渐向扩展态缺陷发展。     

热退火对分子束外延生长的高纯GaAs薄膜中深能级的影响

用深能级瞬态谱(DLTS)研究了分子束外延生长的高纯GaAs薄膜中的深能级.带金电极的高纯GaAs薄膜经不同温度的热退火,其DLTS峰谱的位置和幅度均发生变化.这是由于在热退火中金电极与GaAs反应,从而出现各种各样的DLTS峰谱.来用器件制造的台面腐蚀工艺去除反应物后的DLTS峰谱退化为一个单峰谱.本文结合伏安特性的测量结果对DLTS峰谱的变化进行了分析和讨论.     

发光二极管电子辐照后缺陷行为的DLTS研究

采用DLTS(深能级瞬态谱)与光功率测量方法,研究了发光二极管(GaP:N)经1MeV电子辐照后,其输出光功率的变化情况。实验发现,只在近乎不发光处于失效状态的二极管中进行DLTS测量时,才观察到深能级,数量不少于五个(E_1～E_5),这些深能级在热处理中的变化行为是:浓度随退火温度升高和退火时间延长而降低,500k退火后,除E_5能级外,其余深能级基本消失。另外还发现在正向注入电流的情况下,E_1和E_4能级均很快消失。     

Temperature coefficients of grain boundary resistance variations in a ZnO/p-Si heterojunction

使用磁控反应溅射技术在Si(100)衬底上异质外延未掺杂的ZnO薄膜。制备得到的一些样品分别在氮气800°(S1)和氧气800°(S2)的条件下退火1个小时。对所有的样品进行了深能级瞬态谱(DLTS)和电流-电压(I-V)的测量。我们发现S1的晶界电阻具有正温度系数(PTC),而S2的晶界电阻具有负温度系数(NTC)。同时,S2的电流特性类似于普通的p-n结,而S1和未退火样品的电流特性呈现出双肖特基势垒的行为,这与理想的pn异质结模型的电流特性是矛盾的。结合DLTS的结果,揭示了在不同气氛下退火,导致了ZnO晶粒中的本征缺陷浓度和ZnO/p-Si异质结中的界面态密度的不同变化,影响了ZnO/p-Si异质结中的晶界势垒,产生了可调的电学特性,这个特性也许适合不同的应用。     

硅中铜的深能级研究

本文用DLTS法测量了直拉硅和区熔硅中与铜有关的深能级及其俘获截面,测量了其中部分能级的空间分布,研究了区熔硅中与铜有关深能级的退火特性。结果表明在硅中与铜有关的深能级中不存在文献报道过的代位铜的三个受主态或一个施工和三个受主态,其中的多数能级是铜和晶格缺陷的络合物。     

ZnO:LiCl/p-Si薄膜中的施主-受主发光

用溶胶凝胶法(sol-gel technique)在p-Si上制备LiCl:ZnO薄膜.试样分别进行O2-600℃,O2-900℃热退火处理.在77～325K温度范围内作电流-温度(I-T)和深能级瞬态谱(DLTS)测量.DLTS测量获得的两种试样中存在一个稳定的深能级中心.(I-T)测量证实这个深能级中心是与ZnO的本征缺陷相关的.室温PL谱测量得到两种试样存在较强的深能级发光,而紫外发光较弱.由实验结果推测,试样主要的深能级发光过程是电子从双离化Zni**施主能级向单离化V'zn受主能级的跃迁.在O2气氛退火作用下深能级的发光强度增强.     

ZnO:LiCl/p-Si薄膜中的施主-受主发光

用溶胶凝胶法(sol-gel technique)在p-Si上制备LiClZnO薄膜.试样分别进行O2-600℃,O2-900℃热退火处理.在77～325K温度范围内作电流-温度(I-T)和深能级瞬态谱(DLTS)测量.DLTS测量获得的两种试样中存在一个稳定的深能级中心.(I-T)测量证实这个深能级中心是与ZnO的本征缺陷相关的.室温PL谱测量得到两种试样存在较强的深能级发光,而紫外发光较弱.由实验结果推测,试样主要的深能级发光过程是电子从双离化Zni**施主能级向单离化V'zn受主能级的跃迁.在O2气氛退火作用下深能级的发光强度增强.     

掺氮区熔硅单晶深能级的研究

DLTS测量发现,在原生掺氮区熔硅单晶中,除E_c-0.20eV、E_c-0.28eV与氮相关外,E_c-0.57eV能级也与氮相关.此三能级在低于400℃、经0.5 小时退火均消失,同时测得三个与氮相关的新能级E_c-0.17eV、E_c-0.37eV和E_c-0.50eV,并研究了它们的退火行为.     

硅中“氢-缺陷络合物”施主行为的研究

通过电学、光学和深能级瞬态谱(DLTS)的测量,研究了硅中“氢-缺陷络合物”施主的行为.测得了同氢有关的三个能级:E_c-0.026eV、E_c-0.037eV,E_c-0.265eV.证实该施主中心的产生,跟材料中硅氢键以及某种结构正在研究的特定缺陷的存在密切相关.还通过多方面实验证实,它同已知的“450℃退火形成的氧施主”完全不同.最后指出,利用在氢气中区熔生长的NTD硅来研究孤立氢原子在硅中的行为,比用其他方法更为有利.这为氢在硅中的电活性提供了新的证据.     

硅中离子注入层的红外瞬态退火及退火后残留深能级缺陷的DLTS研究

本文研究了硅中离子注入层的红外瞬态退火,证实了它与常规热退火具有相同的再结晶机理——固相外延再结晶过程.对于注As~+和注B~+样品的测试表明,红外瞬态退火具有电激活率高、缺陷消除彻底和注入杂质再分布小等优点.为了研究退火后残留深能级缺陷的电特性,对于离子注入MOS结构进行了DLTS测试.对于通过920A SiO_2膜,注入剂量为 1×10~(12)cm~(-2)B~+、能量为60 keV的样品,经常规热退火和红外瞬态退火后分别测到了深能级 E_T-E_v=0.24±0.02eV和E_r-E_v=0.29±0.02eV;并对引入这些深能级的缺陷进行了讨论.     

硅中激光辐照引进的点缺陷

利用深能级瞬态谱(DLTS)证实:经染料脉冲激光辐照,红宝石脉冲激光辐照,连续Nd:YAG激光辐照的P型硅样品,存在深中心缺陷,主要是:(E_v+0.14cV)、(Ev+ 0.19eV)和(Ev+ 0.24eV).从这些深中心缺陷的不同淬火和退火行为,可以认为缺陷中心主要是样品在激光退火过程中产生的过饱和空位所形成的,而且可能是与某种大空位团有关.     

硅中激光退火点缺陷的钝化/消除

利用DLTS证实,经染料脉冲激光退火,红宝石脉冲激光退火和连续Nd:YAG激光退火的硅样品,存在深中心缺陷能级:(Ev + 0.14eV),(Ev + 0.19eV),(Ev + 0.24eV).研究了各种不同的技术以便钝化/消除这些深中心缺陷,其中包括高纯氢、氩气氛下退火,氢等离子体退火和连续CO_2激光退火.实验证明,采用连续CO_2激光退火是较合适的.关于这些深中心缺陷的钝化/消除机理,也进行了讨论.     

电子辐照N型LPE-GaAs层中复合中心能级的研究

本文用深能级瞬态谱(DLTS)法,结合表面光伏(SPV)法和某些常规测试,较系统地研究了1MeV能量和不同剂量的电子辐照下对N型LPE-GaAs层逐次引入的缺陷。研究了400～550K温区等时退火行为。讨论了随辐照剂量逐次增大及等时退火后,缺陷浓度N_T的变化和少子扩散长度L_p随N_T的变化情况。首次用理论和实验手段论证了由电子辐照引入的所有电子缺陷能级中,E_3为主要的复合中心能级。同时通过对Shockley-Read-Hall公式的简化提出了一个在诸多缺陷能级中判别出其中主要复合中心能级的方法,实验结果也证实了这种判别方法是行之有效的。     

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

对NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火,采用Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律.利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨.实验证实NTD氢区熔单晶硅在150～650℃范围内等时退火具有显著特点:在500℃下退火,出现电阻率极小值,即出现浓度很高的过量浅施主;P型向N型转变温度为400℃,迁移率恢复温度为500℃,载流子恢复温度为600℃,均明显低于NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关.     

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

对NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火,采用Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律.利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨.实验证实NTD氢区熔单晶硅在150～650℃范围内等时退火具有显著特点:在500℃下退火,出现电阻率极小值,即出现浓度很高的过量浅施主;P型向N型转变温度为400℃,迁移率恢复温度为500℃,载流子恢复温度为600℃,均明显低于NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关.     

As~+沟道注入硅(100)的损伤、二次缺陷及载流子分布特征

用电容及电流DLTS方法测量了B~+、P~+离子注入掺硼p-Si中引进的空穴缺陷能级及其退火行为.在两种离子注入样品中都测到的空穴陷阱有七个,除了常见的辐照缺陷V.O.C受主H_4(0.35)、V.O.B复合团H_5(0.29)及V_2~+双空位单受主H_(72)(0.21)外,还测到其它四个能级H_0(0.56)、H_3(0.47)、H_6(0.25)、H_(73)(0.15).此外,在注B~+样品中还测到H_1(0.57)、H_2(0.53),在注P~+样品中有三个能级H_2~＇(0.61)H_(71)~＇(0.20)、H_8~＇(0.11),其中H_8~＇浓度很小.在600℃退火后,缺陷浓度均在10~(13)cm-~(-3)以下或者完全消失.与已有的工作比较,本文所测得的各种缺陷有较高的退火温度.     

慢退化GaAlAs DH LED_s的缺陷分析

使用TEM和DLTS分祈了慢退化GaAlAs DH LEDs的缺陷,以弄清其退化机理。用TEM探测到了簇状缺陷(4～10nm)和很小的位错环(15～50nm)。我们采用DLTS技术详细地观测了LEDs中深能级缺陷密度增加的两个阶段。在这些观测基础上,讨论了电流感生缺陷形成的模型。图1(a)给出LED在169℃下工作7000小时后,在其有源层中观察到的缺陷的TEM照片。观察到簇状缺陷(c)和小位错环(L)均匀地分布在材料中,但尺寸不规则。图1(b)示出1张弱电子束TEM照片。测量到     

中子辐照硅的正电子湮没寿命谱研究

研究了中子辐照硅中正电子湮没寿命谱的等时退火特性,得到与文献[1]不相同的结果.实验资料对比表明,本工作的结果与EPR、IR、DLTS的实验能更好地符合.对[1]中的双空位运动形成四空位的模型提出质疑.指出中子能谱不同很可能是导致缺陷俘获态寿命退火特性相异的重要原因.