Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Значение e тоже возрастает при понижении температуры отжига кристалла (рис. 5, кривая 1), как и e,h, видимо на том же основании. На этом же рисунке (кривая 2) видно, что время жизни дырок увеличивается при повышении температуры отжига кристалла. Повышение температуры Tann приводит к увеличению растворимо-сти VCd, как вообще, так и по сравнению с вакансия-ми VCd [6,10]. Последнее способствует более полной -ассоциации этих дефектов в виде (VCd 2Cl+ )0 [3]. ТаTe -кое уменьшение содержания в кристалле дефектов VCd приводит к снижению концентрации глубоких уровней Рис. 3. Зависимости концентрации свободных носителей заряда (n, p) от давления пара кадмия (PCd) для двух температур отжига слитка CdTe : Cl Tann, C: 1 Ч 900, 2 Ч 1070.

заряда. Минимум зависимостей n, p от давления PCd достоверно характеризует наибольшую степень самокомпенсации p(n)/[Cl+ ], когда концентрация доноров равна Te -концентрации акцепторов [Cl+ ] = [VCd ]. При этом Te -величины концентраций дефектов [Cl+ ], [VCd ] Чразные Te для разных температур отжига на высокотемпературном его этапе и после ассоциации основного количества Рис. 4. Зависимости дрейфовой подвижности электронов (1) дефектов на низкотемпературном этапе. Это должно прои дырок (2) от температуры отжига слитка CdTe : Cl Tann.

явиться в рассеянии носителей заряда Ч при измерении дрейфовой подвижности и на их рекомбинации Ч при измерении времен жизни.

Поэтому в работе было проведено изучение этих, как наиболее чувствительных к завершенности процесса отжига, параметров кристалла (e, h, e, h) в зависимости от температуры и от PCd при отжигах слитков. Эти зависимости получены на кристаллах с концентрацией дырок p =(108-109) см-3 и с наилучшими произведениями для носителей заряда, поскольку для таких кристаллов характерно малое содержание несвязанных -в ассоциат вакансий VCd, имеющих глубокий уровень в запрещенной зоне [11].

На рис. 4 представлена зависимость дрейфовой подвижности электронов и дырок от температуры отжига слитка. Видно, что высокие подвижности как электронов, Рис. 5. Зависимости времени жизни электронов (e, 1) и так и дырок достигаются в слитках при относительно дырок (h, 2) от температуры отжига слитка CdTe : Cl Tann.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 1320 О.А. Матвеев, А.И. Терентьев также и из рис. 6. На кристаллах, отожженных при Tann = 1070C, время жизни дырок выше примерно в 1.5 раза (в интервале B изменения PCd на рис. 6) по сравнению с отожженными при Tann = 900C (интервал A на рис. 6). Подвижность дырок выше в кристаллах из слитков, отожженных при Tann = 900C, приблизительно в 1.2 раза.

Таким образом, действие температуры отжига является определяющим. Действительно, только при высоких -температурах, вследствие большой растворимости VCd, достигаются высокие значения h. Увеличение кон-центрации [VCd ] посредством уменьшения давления PCd влияет на величину h, но в меньшей мере, не позволяя достигнуть таких же высоких значений h. При низких температурах, вследствие снижения концентрации заряРис. 6. Зависимости дрейфовой подвижности (1) и времени женных и нейтральных дефектов, а также уменьшения жизни (2) дырок от давления паров кадмия PCd при отжиге неоднородности их распределения, достигаются высокие слитка CdTe : Cl при температуре Tann, C: A Ч 900, B Ч 1070.

значения e, e, h.

Влияние PCd на e и e не было выявлено. Это объясня-ется тем, что изменение концентрации VCd, к которому в запрещенной зоне и соответственно увеличению вречувствительны h и h дырок, оказалось недостаточным мени жизни дырок. По-видимому, уменьшение концендля заметного действия на e и e.

-трации [VCd ] оказывает на время жизни дырок h более Таким образом, в данной работе описан способ двухсильное воздействие, чем зависимость от деформаций этапного отжига слитка CdTe : Cl после его выращиваструктуры и неоднородностей в распределении дефектов, ния при программном охлаждении до низких темпераопределяющих время e.

тур (400C). На высокотемпературном этапе отжига исТаким образом, достижение необходимых величин e, следовались условия контроля соотношения концентраh требует компромиссного выбора температур отжига -слитка на его высокотемпературном этапе. Эти Фножни- ций атомных дефектов [Cl+ ] [VCd ], являющегося услоTe цыФ (рис. 5) требуют очень осторожного выбора тем- вием самокомпенсации заряженных дефектов в CdTe : Cl, которая достаточно полно происходит на низкотемпеператур отжига слитка в зависимости от конкретных ратурном этапе путем ассоциации их в нейтральные требований к величинам e и h в кристалле не только на высокотемпературном этапе, но и на низкотемпера- образования. Определены скорости охлаждения слитка при соответствующих величинах легирования хлором, турном этапе отжига, когда производится ФподчисткаФ -необходимые для самокомпенсации в кристалле. Устанодефектов VCd за счет ассоциирования их с донором.

влен характер уменьшения растворимости хлора с пониВ связи с этим целесообразно было определить, как жением температуры в процессе охлаждения слитка. При параметры e, h, e, h изменяются в зависимости от -этом регулированием концентрации [VCd ] 0.5[Cl+ ] концентрации вакансий, которая определяется давлением Te достигается точная самокомпенсация и, таким образом, паров PCd в ампуле при отжиге слитка. Максимальная высокие значения произведения для носителей законцентрация вакансий кадмия в кристалле задавалась min ряда в кристалле. Определены тенденции увеличения давлением PCd PCd и уменьшалась при увеличении значений e, h, e при понижении температуры отжига PCd в отжигах до значений, соответствующих p-типу слитка, что объясняется уменьшением содержания заряпроводимости (см. рис. 3, левые отрезки кривых 1 и женных дефектов в кристалле при низких температурах.

для температур отжига слитка Tann = 900 и 1070C соответственно). Для этих же температур отжига из- Для времени жизни дырок h обнаружена обратная тенденция Ч увеличение h с повышением темпераменения h и h в зависимости от PCd показаны на туры отжига. Это может быть вызвано уменьшением рис. 6. Видна одинаковая тенденция уменьшения этих -концентрации вакансий [VCd ] вследствие ассоциации их параметров переноса заряда в кристалле при увеличении -PCd при отжиге. Такая зависимость h и h от PCd объяс- в нейтральные комплексы (VCd 2Cl+ )0, происходящей Te -няется тем, что уменьшение концентрации VCd (при в большей степени в процессе отжига при высоких увеличении PCd) в слитке на высокотемпературном этапе температурах.

его отжига приводит к меньшей степени ассоциации Таким образом, предлагаемый в настоящей работе -VCd и Cl+ на низкотемпературном этапе. В результате двухэтапный послеростовой отжиг слитка позволяет Te остающиеся после отжига непровзаимодействовавшие весьма точно управлять процессами самокомпенсации и -дефекты VCd и Cl+ способствуют снижению времени ФсамоочисткиФ и получать полуизолирующие кристаллы Te жизни и подвижности дырок. CdTe : Cl с хорошими транспортными характеристиками Влияние температуры отжига слитка на подвижность носителей заряда. Нам представляется, что соответствуи время жизни дырок, показанное на рис. 4 и 5, видно ющий двухэтапный отжиг позволит получать с необхоФизика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Основные принципы послеростового отжига слитка CdTe : Cl... димыми характеристиками также и другие кристаллы Basic principles of after-growth annealing соединений AIIBVI и их твердых растворов при выраof a CdTe : Cl ingot for obtaining щивании их из расплава методом горизонтальной напраsemiinsulating crystals вленной кристаллизации, поскольку в этих материалах, O.A. Matveev, A.I. TerentТev как известно, ярко выражен механизм самокомпенсации, как и в кристаллах CdTe.

Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, Данная работа выполнена при поддержке INTAS 194021 St. Petersburg, Russia (грант 99-01456).

Abstract

The process of annealing of a CdTe : Cl ingot is Список литературы explored at cooling it after growth. The annealing has been performed throughout two-stage operations: the hightemperature [1] L.V. Maslova, O.A. Matveev, S.M. Ryvkin, A.Kh. Khusainov, process when at a thermodynamic equilibrium between the crystal A.I. TerentТev. Revue Phys. Appl., 12, 291 (1977).

and the vapor of volatile components there occurs an equality [2] Е.Н. Аркадьева, Л.В. Маслова, О.А. Матвеев, С.В. Прокоof concentrations of chlorine atoms and cadmium vacancies, and фьев, С.М. Рывкин, А.Х. Хусаинов. ДАН СССР, 225, (1975); O.A. Matveev, A.I. TerentТev. Proc. 11th Workshop the low-temperature one when charged defects interact, generating on Room Temperature Semiconductor X- and Gamma- neutral associates. Chlorine doping concentrations necessary for ray Detectors and Associated Electronics (Vienna, Austria, obtaining semiinsulating crystal were found for various cooling 1999) p. 56.

rates at the high-temperature stage. Both temperature and the [3] R.O. Bell, F.V. Wald, C. Canaly, F. Nava, G. Ottaviani. IEEE cadmium vapor pressure dependencies of lifetimes and drift Trans. N.S., NS-21, 331 (1974).

mobilities of charge carriers were obtained during the after-growth [4] R. Triboulet, Iv. Marfaing, A. Cornet, P. Siffert. J. Appl. Phys., annealing of the ingot.

45, 2759 (1974).

[5] О.А. Матвеев, Е.Н. Аркадьева, Л.А. Гончаров. ДАН СССР, 221, 325 (1975).

[6] K. Zanio. Semiconductor and Semimetals (San Francisco - LondonЦN. Y., 1978) v. 13, p. 230.

[7] О.А. Матвеев, А.И. Терентьев. ФТП, 27, 1894 (1993).

[8] О.А. Матвеев, А.И. Терентьев. ФТП, 32, 159 (1998).

[9] О.А. Матвеев, А.И. Терентьев. ФТП, 29, 378 (1995).

[10] Ф. Крегер. Химия несовершенных кристаллов (М., Мир, 1969).

[11] E.N. Arkadyeva, O.A. Matveev. Rev. Phys. Appl., 12, (1977).

[12] H.H. Woodbury, R.B. Hall. Phys. Rev., 157, 641 (1967).

[13] Физика и химия соединений AIIBVI, под ред. С.А. Медведева (М., Мир, 1970).

[14] Е.Н. Аркадьева, О.А. Матвеев, Е.Н. Мельникова, А.И. Терентьев. ФТП, 14, 1415 (1980).

[15] T.J. Magee, J. Peng, J. Bean. Phys. St. Sol. (a), 27, 557 (1975).

[16] H.H. Woodbury. Proc. Int. Conf. on Defect Characterization:

Diffusivity and Electrical Measurment in IIЦVI Semiconducting Compounds (W.A. Benjamin Inc., N. Y., 1967) p. 244.

[17] H.R. Vydyanath, J. Ellsworth, J.J. Kennedy, B. Dean, C.J. Johnson, G.T. Nengebanez, J. Sepich, Pok-Kai Lino. J.

Vac. Sci. Technol. B, 10, 1476 (1992).

[18] J.H. Greenberg, V.N. Guskov, V.B. Lazarev, O.V. Shekershneva.

J. Sol. St. Chem., 102, 382 (1993).

[19] А. Дамаск, Дж. Динс. Точечные дефекты в металлах (М., Мир, 1966) с. 291.

[20] М.В. Алексеенко, Е.Н. Аркадьева, О.А. Матвеев. ФТП, 4, 414 (1970).

Редактор Т.А. Полянская Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам