К лекции 14

Для того чтобы картина изменения проводимости полупроводников под действием ионной бомбардировки была полной, следует упомянуть еще два эффекта.

Во-первых, в результате неупругих столкновений ионы генерируют в полупроводнике неравновесные носители заряда - свободные электроны и дырки, что, естественно, сопровождается увеличением проводимости материала. Явление радиационной проводимости при облучении ионами рассматриваемого диапазона энергий (100 эВ< E₁ <100 кэВ) было обнаружено и исследовано авторами. Оказалось, что закономерности радиационной проводимости можно описать, если рассматривать возбуждение электронов в рамках теории ЛШШ, разумеется, с учетом эффектов каналирования, когда это необходимо. Что же касается последующего поведения возбужденных электронов и дырок, оно точно такое же, как и при фотопроводимости, а поэтому более подробно на нем останавливаться не будем. Напомним только, что времена жизни t неравновесных носителей заряда в полупроводниках невелики (как правило, t< 10^-4 с). После выключения ионного пучка радиационная проводимость стремится к нулю, причем характерное время для этого процесса и есть t.

Второй эффект, который следует обсудить,- это влияние ионного облучения на время жизни неравновесных носителей заряда. Работа многих полупроводниковых приборов основана на использовании свободных носителей (электронов, дырок), которые являются избыточными для полупроводника, имеющего заданную температуру. Такие неравновесные носители заряда могут быть созданы внешним излучением (свет, электроны, ионы), генерированы в результате размножения носителей в сильном электрическом поле, инжектированы из другой части прибора и т. п.

Облучение полупроводника ионами сопровождается образованием радиационных дефектов, которым соответствуют локальные энергетические уровни в запрещенной зоне. В зависимости от положения уровня на энергетической шкале дефекты могут играть роль или ловушек, или рекомбинационных центров. Если уровень находится близко к краю запрещенной зоны и вероятность обратного теплового перехода захваченного носителя в зону проводимости (или валентную) превышает вероятность захвата носителя заряда противоположного знака, то локальный центр является ловушкой захвата. Если дефект соответствует глубокий уровень, благодаря чему вероятность теплового перехода носителя обратно в зону проводимости (или валентную) мала, то такой центр может служить центром рекомбинации, т. е. захватывать последовательно сперва носитель заряда одного знака, а затем через некоторое время - носитель заряда противоположного знака.

При ионной бомбардировке таких широко распространенных полупроводников, как германий и кремний, возникают в основном глубокие уровни, т. е. преимущественно создаются рекомбинационные центры. Появление нового канала для рекомбинации электронов и дырок сопровождается уменьшением времени жизни неравновесных носителей заряда.

Дата добавления: 2014-01-07