Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію
Методом ІЧ-спектроскопії досліджено спектри поглинання монокристалічного кремнію з домішкою германію (≤0,7 ат. %) після опромінення нейтронами реактора флюенсами 5·10¹⁶ та 5·10¹⁹ нейтр./см². Показано, що наявність домішки германію підвищує радіаційну стійкість Cz-кремнію до утворення таких дефектів,...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111118 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію / П.Г. Литовченко, Л.І. Барабаш, С.В. Бердніченко, Д. Бізелло, В.І. Варніна, А.А. Гроза, О.П. Долголенко, Т.І. Кібкало, В.Ф. Ластовецький, О.П. Литовченко, Л.А. Полівцев, Л.С. Марченко, М.І. Старчик // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 2. — С. 39-42. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859791437824000000 |
|---|---|
| author | Литовченко, П.Г. Барабаш, Л.І. Бердніченко, С.В. Бізелло, Д. Варніна, В.І. Гроза, А.А. Долголенко, О.П. Кібкало, Т.І. Ластовецький, В.Ф. Литовченко, О.П. Полівцев, Л.А. Марченко, Л.С. Старчик, М.І. |
| author_facet | Литовченко, П.Г. Барабаш, Л.І. Бердніченко, С.В. Бізелло, Д. Варніна, В.І. Гроза, А.А. Долголенко, О.П. Кібкало, Т.І. Ластовецький, В.Ф. Литовченко, О.П. Полівцев, Л.А. Марченко, Л.С. Старчик, М.І. |
| citation_txt | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію / П.Г. Литовченко, Л.І. Барабаш, С.В. Бердніченко, Д. Бізелло, В.І. Варніна, А.А. Гроза, О.П. Долголенко, Т.І. Кібкало, В.Ф. Ластовецький, О.П. Литовченко, Л.А. Полівцев, Л.С. Марченко, М.І. Старчик // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 2. — С. 39-42. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Методом ІЧ-спектроскопії досліджено спектри поглинання монокристалічного кремнію з домішкою германію (≤0,7 ат. %) після опромінення нейтронами реактора флюенсами 5·10¹⁶ та 5·10¹⁹ нейтр./см². Показано, що наявність домішки германію підвищує радіаційну стійкість Cz-кремнію до утворення таких дефектів, як дивакансії. Методом вибіркового травлення досліджено структуру кремнію з вмістом домішки германію від 0 до 14 ат. %. Установлено, що рівномірність у розподілі ростових дефектів (дислокацій) зберігається при концентрації германію ≤1 ат. % і його однорідному розподілі вздовж зливку кремнію, що дало змогу розробити на основі такого матеріалу спектрометричні детектори ядерних випромінювань. Великі концентрації германію погіршують однорідність його розподілу в кремнії.
Методом ИК-спектроскопии исследованы спектры поглощения монокристаллического кремния с примесью германия (Ge ≤ 0,7 ат. %) после облучения нейтронами реактора флюенсами 5·10¹⁶ и 5·10¹⁹ нейтр./см². Показано, что присутствие германия повышает радиационную стойкость Cz-кремния к образованию таких дефектов, как дивакансии. Методом избирательного травления изучена структура кремния с содержанием германия от 0 до 14 ат. %. Показано, что равномерность в распределении дефектов (дислокаций) сохраняется при содержании германия ≤ 1 ат. % и его однородном распределении по слитку, что позволило разработать на основе такого материала спектроскопические детекторы ядерных излучений. Большие концентрации германия ухудшают однородность его распределения в кремнии.
Infrared absorption spectra of the Silicon single-crystals with the Germanium impurity (Ge ≤ 0,7 at. %) after the irradiation by the reactor neutron fluences of 5·10¹⁶ and 5·10¹⁹ n/cm² are measured. It was shown that the Germanium impurity increases the radiation harness of Cz-Silicon to the formation of such radiation defects as divacancies. Silicon structure with the content of the Germanium from 0 to 14 at. % was studied by the selective etching method. It was shown that the uniformity of the defect (dislo-cation) distribution is maintained at small Germanium content ≤1 at. % and its homogeneous distribution within the ingot. On the base of such material the spectrometrical detectors of nuclear radiation have been produced. High Germanium concentration deteriorate the homogeneity of its distribution in Silicon.
|
| first_indexed | 2025-12-02T11:31:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. № 2.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (93), с. 39-42.
39
УДК 238.9;548.4;539.1.074
ВПЛИВ ДОМІШОК НА РАДІАЦІЙНУ СТІЙКІСТЬ
МОНОКРИСТАЛІЧНОГО КРЕМНІЮ
П.Г. Литовченко1, Л.І. Барабаш1, С.В. Бердніченко1, Д. Бізелло2, В.І. Варніна1,
А.А. Гроза1, О.П. Долголенко1, Т.І. Кібкало1, В.Ф. Ластовецький1,
О.П. Литовченко1,2, Л.А. Полівцев1, Л.С. Марченко1, М.І. Старчик1
1Інститут ядерних досліджень Національної академії наук України, Київ, Україна
Е-mail: plitov@kinr.kiev.ua, тел./факс +38(044)525-37-44;
2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare and Dipartimento di Fisica,
Università di Padova, via Marzolo 8, I-35131, Padova, Italy
Методом ІЧ-спектроскопії досліджено спектри поглинання монокристалічного кремнію з домішкою
германію (≤0,7 ат. %) після опромінення нейтронами реактора флюенсами 5·1016 та 5·1019 нейтр./см2.
Показано, що наявність домішки германію підвищує радіаційну стійкість Cz-кремнію до утворення таких
дефектів, як дивакансії. Методом вибіркового травлення досліджено структуру кремнію з вмістом домішки
германію від 0 до 14 ат. %. Установлено, що рівномірність у розподілі ростових дефектів (дислокацій)
зберігається при концентрації германію ≤1 ат. % і його однорідному розподілі вздовж зливку кремнію, що
дало змогу розробити на основі такого матеріалу спектрометричні детектори ядерних випромінювань.
Великі концентрації германію погіршують однорідність його розподілу в кремнії.
ВСТУП
Кремній найбільш широко використовується в
світі для потреб електроніки. Дослідження радіа-
ційної стійкості кремнію важливе з точки зору
довготермінової роботи приладів на його основі на
атомних реакторах, прискорювачах ядерних части-
нок, в космосі тощо. Дана робота є частиною наших
комплексних досліджень пошуку способів
підвищення радіаційної стійкості монокристаліч-
ного кремнію.
На сьогодні використовують наступні методи
підвищення радіаційної стійкості напівпровідників.
Ядерне легування: радіаційна стійкість ней-
тронно-легованого кремнію підвищується при
наступному гама і нейтронному опроміненні.
Швидкість видалення носіїв заряду при γ-опро-
міненні виявилась на порядок величини меншою в
нейтронно-легованому матеріалі, ніж у вихідному.
У випадку нейтронного опромінення ця різниця
становила ~2 рази [1].
Попередня радіаційно-термічна обробка:
попереднє опромінення кремнію нейтронами з
подальшою термообробкою дало можливість в
діодах на основі такого кремнію при подальшому
опроміненні приблизно в 2 рази зменшити
швидкість введення акцепторних рівнів, пов’язаних
з радіаційними дефектами [1].
Легування кремнію електрично неактивними
домішами, які вступають в реакції з точковими
дефектами, але не змінюють властивостей кремнію
в певних умовах (кисень в кремнії) [2].
Легування ізовалентними домішками, які
створюють в ґратці кремнію центри напружень, що
виникають через відмінність ковалентних радіусів
атомів цих домішок та матриці. Такі центри
напружень можуть бути стоками чи центрами
анігіляції радіаційних дефектів [1, 3]. Наявні в
літературі дані стосуються в основному впливу
електронного опромінення на радіаційне дефекто-
утворення в кремнії з домішкою германія, олова
тощо [4, 5]. Автори роботи [5] вважають, що
локальні збурення, зумовлені атомами ізовалентної
домішки, впливають на взаємодію „дефект–
домішка“, що зменшує ефективність утворення
дефектів за участю вакансій.
Дана робота стосується вивчення впливу ней-
тронного опромінення на радіаційну стійкість
кремнію з домішкою германію (Si<Ge>). Увага була
зосереджена на дослідженні залежності від різних
домішок (Ge, O, C) радіаційної пошкоджуваності
структури кремнію за рахунок створення областей
розупорядкування. За міру пошкоджуваності ми
приймали інтенсивність смуг ІЧ-поглинання,
пов’язаних з дивакансіями в кремнії, з яких в
основному складаються області розупорядкування в
опроміненому кремнії.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Методом інфрачервоної спектроскопії та
вибіркового травлення нами досліджено вплив
нейтронного опромінення на властивості
монокристалічного кремню з вмістом домішки
<Ge>: 0…13,3 ат. %. Досліджувались зразки як n-,
так і p-типу провідності, вирощені методом зонної
плавки (FZ) та методом Чохральського (Cz).
Флюенси опромінення швидкими нейтронами
реактора становили 5·1016 та 5·1019 нейтр./см2.
Знімалися спектри пропускання світла зразками
кремнію в спектральній області 4000…400 см–1 на
двопроменевому спектрофотометрі Specord 75 IR.
Спектри вимірювались при температурі 300 К.
Для вимірювань було виготовлено зразки з двома
плоскопаралельними та дзеркально відполірованими
поверхнями для зменшення розсіяння світла на
шляху проходження променів. Зі спектрів про-
пускання зразків обраховували спектри поглинання.
При цьому враховувалось багаторазове внутрішнє
40
відбиття, що важливо при високій відбивній
здатності та великій прозорості зразків. Товщини
зразків обиралися таким чином, щоб звести відносну
похибку в визначенні коефіцієнта поглинання до
мінімального значення.
Дослідження показали, що після нейтронного
опромінення в спектрах поглинання кремнію (FZ і
Cz) відбуваються типові зміни [6], пов’язані, у
першу чергу, з утворенням областей розупоряд-
кування (поява “білякрайового” поглинання, смуги
при 1,8 мкм) та А-центрів (смуга поглинання при
12 мкм) в Cz-Si. Окрім цього, в опромінених зразках
на краю “білякрайового” поглинання було виявлено
широку смугу поглинання в спектральній області
~2000…3200 см–1 (рис. 1).
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
2000 2500 3000 3500 4000
ν
α
1
2
Рис. 1. Залежність коефіцієнта поглинання
α, см-1 від хвильового числа v, см-1 монокристалів
кремнію, опромінених нейтронами флюенсом
5·1016 нейтр./см2:
1 — n-Si<Ge-0,7 ат. %>, Cz; 2 ― p-Si, FZ
Поглинання в опроміненому кремнії в
спектральній області ~2000...3200 см–1 відоме як
смуга 3,9 мкм [7]. Це поглинання, як і смуга 1,8 мкм,
пов’язані з дивакансіями, що знаходяться в різних
зарядових станах. Оскільки при вимірюванні
спектрів пропускання зразки освітлювались немоно-
хроматичним світлом, ми мали змогу спостерігати
смуги, характерні для різних зарядових станів того
ж самого дефекту.
За даними роботи [7] смуга 1,8 мкм належить
негативно зарядженій дивакансії (V2¯) і
зумовлюється внутрішньоцентровим електронним
переходом, а смуга 3,9 мкм належить позитивно
зарядженій дивакансії (V2
+) і відповідає збудженню
електрона від краю валентної зони до b+b'-орбіталі
в електронній моделі дивакансії [8]. Велику
напівширину смуги (>500 см–1), імовірно, зумовлює
складний рельєф країв зон в опроміненому кремнії,
спричинений областями розупорядкування [6].
На рис. 1 наведено порівняльні спектри по-
глинання зразків кремнію n-типу провідності з
домішкою германію (n-Si<Ge>), вирощеного мето-
дом Чохральського, та p-Si, вирощеного методом
зонної плавки, опромінених нейтронами флюенсом
5·1016 нейтр./см2. Як видно з рисунка, спектри цих
двох зразків майже ідентичні в досліджуваній
спектральній області.
Ми провели дослідження спектрів поглинання
кремнію в широкому діапазоні флюенсів опро-
мінення і на розширеному наборі зразків.
На рис. 2 наведено дані для p-Si, опроміненого
нейтронами флюенсом 5·1016 нейтр./см2, і n-Si –
5·1019 нейтр./см2. Зразки однакового типу
провідності відрізнялися вмістом домішки кисню.
Як видно з рисунка, інтенсивність смуги 3,9 мкм
більша в Cz-Si порівняно з FZ-Si і зростає зі
збільшенням флюенсу опромінення. Це свідчить про
більшу кількість утворених дивакансій у першому
випадку. Видно також, що при великому флюенсі
опромінення залежність поглинання від вмісту
кисню в кремнії стає менш виразною (криві 2 та 3).
0 .00
0 .20
0 .40
0 .60
0 .80
1 .00
1 .20
1 .40
1900 24 00 29 00 3 400 390 0ν
α
3
4
2
1
Рис. 2. Залежність коефіцієнта поглинання α, см-1
від хвильового числа v, см-1 для монокристалів
кремнію, опромінених нейтронами флюенсами
(F, нейтр./см2): 1 — p-Si, FZ, F=5·1016;
2 — n-Si, FZ, F=5·1019; 3 — n-Si, Cz, F=5·1019;
4 — p-Si, Cz, F=5·1016
Наведені дані свідчать, що пошкоджуваність
кремнію, вирощеного методом зонної плавки,
менша, ніж вирощеного методом Чохральського,
стосовно до утворення дивакансій (криві 1 і 4).
Проте, в Cz-Si з домішкою германію не спосте-
рігається збільшення інтенсивністі смуги 3,9 мкм
порівняно з FZ-Si (див. рис. 1). Залежності
радіаційної пошкоджуваності кремнію від типу
легуючої домішки (бор, фосфор) не виявлено.
Таким чином, можна вважати, що наявність
домішки германію в Cz-кремнії підвищує його
радіаційну стійкість, в даному випадку до утворення
дивакансій, при нейтронному опроміненні.
Вплив домішки кисню на утворення дивакансій
при опроміненні проявляється, напевно, через
зниження процесів анігіляції первинних радіаційних
41
дефектів (пар Френкеля) у зразках Cz-Si. Це
зниження може відбуватися за рахунок домішки
вуглецю, яка завжди присутня в монокристалах Cz-
кремнію в сумірних із киснем концентраціях.
Вуглець у монокристалах кремнію є
ізовалентною домішкою з ковалентним радіусом,
меншим за ковалентний радіус кремнію. У цьому
випадку локальні напруження в місцях
розташування атомів вуглецю сприяють
ефективному захопленню мігруючих по кристалу
міжвузловинних атомів кремнію та витісненню
домішки вуглецю з вузлів гратки в міжвузловинне
положення [8]. Уведення ізовалентної домішки
германію в гратку Cz-кремнію підвищує радіаційну
стійкість останнього, оскільки атоми германію
створюють у ґратці кремнію центри напружень,
протилежні за знаком, порівняно з атомами
вуглецю. Ці центри здатні захоплювати вакансії, але
можлива й рекомбінація на них пар Френкеля.
Досліджено структуру Cz-Si і FZ-Si з вмістом
домішки <Ge> від 0,7 до 13,3 ат. % методом вибір-
кового травлення [5]. Діаметр зливка Cz-Si з
вмістом Ge ~0,7 ат. % становив ~ 50 мм, ρ~10 Oм·см.
Зразки FZ-Si з домішкою германію від 0 до
13,3 ат. % мали діаметр ~8 мм. Вміст германію
відрізнявся як для різних зливків, так і для зразків,
що вирізані з одного зливка.
Картини вибіркового травлення для різних
зразків FZ-Si з домішкою германію подано на рис. 3,
де для кожного зразка вказано номер зливка і
номер зразка по довжині зливка а також вміст
германію.
Зливок SiHR, зразок
№66 ,<Ge=0 ат.%>
Зливок 03.02, зразок
№10, <Ge=0,44 ат.%>
Зливок 05.06, зразок
№ 35, <Ge=6,66 ат.%>
Зливок 7, зразок № 8,
<Ge=7,44 ат.%>
Рис. 3. Картини вибіркового травлення зразків
FZ-кремнію з різним вмістом германію, ат. %
Аналіз картин травлення показав, що всі дослід-
жувані зразки FZ-Si дислокаційні. Концентрація
дислокацій ≈104…105 см–2. Як видно з рисунка,
зразки кремнію без вмісту германію мають більш
рівномірний розподіл дислокацій, ніж зразки
кремнію з германієм.
Суттєва зміна концентрації германію по довжині
зливка FZ-Si показує. що розподіл дислокацій по
поверхні зразка нерівномірний. Якщо вміст
германію по довжині зливка не дуже змінюється,
розподіл
дефектів у зразках не дуже відрізняється. Останні
зразки, як виявилось, найбільш підходять для
виготовлення детекторів ядерного випромінювання.
На основі кристалів (FZ) Si1-xGex p-типу
провідності з вмістом германію ∼0,44 ат. % було
виготовлено детектори ядерних випромінювань.
Використано модифіковану поверхнево-бар’єрну
технологію. Поверхневий бар’єр виготовлено
пошаровим термічним напиленням тонких шарів
германію та алюмінію товщиною ∼300 Å на
свіжепротравлену поверхню кристала. Омічний
тильний контакт одержано напиленням шару золота
(∼250 Å).
Питомий опір кристалів становив ρ = 610 Ом⋅см,
рухливість носіїв заряду μ = 400…500 см2/(В⋅с), час
життя носіїв τ ∼ 300 мкс. Робоча площа детектора
S = 0,132 см2. Зворотний струм детектора не
перевищував 0,6 мкА при зміщенні 100 В.
Детектор мав різкий p-n-перехід, а товщина
чутливої області при V = 100 В перевищувала
100 мкм. Енергетична роздільна здатність детектора
становила ∼ 60 кеВ при опроміненні α-джерелом з
Еα = 5,8 МеВ.
На жаль, великі концентрації германію в кремнії
ведуть до погіршення однорідності його розподілу,
що ймовірно погіршує властивості кремнію у
використанні його для виготовлення приладів.
Зразки з Cz-Si були менш дислокаційними за
структурою порівняно з FZ-Si: концентрація
дислокацій у них була ≤104 см–2 в місцях скупчення.
Використовувати такий кремній для виготовлення
детекторів можливо у першу чергу за умови
збільшення його електроопору, наприклад за
допомогою ядерного легування.
ВИСНОВКИ
Виявлено залежність інтенсивності поглинання в
смузі 3,9 мкм від концентрації домішки кисню в
кремнії. При флюенсах опромінення
~ 1016 нейтр./см2 інтенсивність поглинання в Cz-Si
вдвічі більша, порівняно з FZ-Si. При збільшенні
флюенсу опромінення (~ 1019 нейтр./см2) залежність
концентрації дивакансій від домішки кисню стає
неістотною.
Показано, що введення домішки германію в Cz-
Si в концентрації 0,7 ат. %, судячи по інтенсивності
поглинання при 3,9 мкм, удвічі підвищує його
радіаційну стійкість до утворення дивакансій при
нейтронному опроміненні флюенсом
42
5·1016 нейтр./см2. Виявлено, що такий кремній
містив концентрацію дислокацій <104 см–2 в місцях
скупчень.
Дослідження структури FZ-Si показало, що
рівномірність розподілу германію по довжині
зливка кремнію супроводжується рівномірністю
розподілу структурних дефектів. Зі збільшенням
вмісту германію до 12…14 ат. % можливе нако-
пичення його в шарах, пов’язаних з умовами росту
зливків кремнію.
Придатними для роботи виявилися детектори
ядерних випромінювань, які виготовлені на
матеріалі з рівномірним по довжині зливку кремнію
розподілом германію і невеликій його концентрації
(германію <1 ат. %).
Автори висловлюють вдячність В.І. Хівричу за
корисне обговорення одержаних результатів та
слушні зауваження.
Робота виконана за часткової підтримки Проекту
УНТЦ № 3126.
ЛІТЕРАТУРА
1. Л.І. Барабаш, І.М. Вишневський А.А. Гроза,
А.Я. Карпенко, П.Г. Литовченко, М.І. Старчик.
Сучасні методи підвищення радіаційної стійкості
напівпровідникових матеріалів //Вопросы атомной
науки и техники. Серия „Физика раиационных
повреждений и радиационное материаловедение“.
2007, № 2, с. 182 – 189.
2. B. Dozillie, Z. Li, V. Eremin, et al. The effect of
oxygen impurities in radiation hardness of FZ silicon
detectors for HEP after neutron, proton and γ-irradiation
// IEEE Trans. on Nucl. Sci. 2000, v. 47, N6,
р. 1862–1897.
3. Проект УНТЦ № 3126. Розробка радіаційно-
стійких детекторів ядерних випромінювань на
основі об'ємних Si1-xGex монокристалів із заданим
співвідношенням компонентів. 2007, 137 c.
4. В.І. Яшник. Дефектоутворення в кремнії,
легованому елементами ІV групи: Автореф. дис. …
канд. ф.-м. наук. Київ, 1994.
5. L.I. Khirunenko, O.A. Kobzar, Ju. V. Pomosov,
et al. Interstitial-related radiation defects in silicon
doped with tin and germanium // Solid State
Phenomena. 2004, v. 95-96, р. 393–398.
6. А.А. Гроза, П.Г. Литовченко, М.І. Старчик.
Ефекти радіації в інфрачервоному поглинанні та
структурі кремнію. Київ: «Наукова думка», 2006,
124 с.
7. L.J. Cheng, J.C. Corelli, J.W. Corbett, G.D. Wat-
kins. 1.8-, 3.3-, and 3.9 µ Bands in Silicon: Correlations
with the Divacancy // Phys. Rev. 1966, v. 152, N 2,
p. 761–774.
8. G.D. Watkins, J.W. Corbett. Defects in Irradiated
Silicon: Electron Paramagnetic Resonance of the Diva-
cancy // Phys. Rev. 1965, v. 138, N 2A, p. A543–A555.
9. A.R. Bean, R.C. Newman, R.S. Smith. Electron ir-
radiation damage in Si containing carbon and oxygen
//J. Phys. Chem. Sol. 1970, v. 31, N 2, p. 739–751.
Статья поступила в редакцию 27.10.2008 г.
ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ
МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
П.Г. Литовченко, Л.И. Барабаш, С.В. Бердниченко, Д. Бизелло, В.И. Варнина, А.А. Гроза,
А.П. Долголенко, Т.И. Кибкало, В.Ф. Ластовецкий, А.П. Литовченко, Л.А. Поливцев,
Л.С. Марченко, М.И. Старчик
Методом ИК-спектроскопии исследованы спектры поглощения монокристаллического кремния с примесью
германия (Ge ≤ 0,7 ат. %) после облучения нейтронами реактора флюенсами 5·1016 и 5·1019 нейтр./см2. Показано, что
присутствие германия повышает радиационную стойкость Cz-кремния к образованию таких дефектов, как дивакансии.
Методом избирательного травления изучена структура кремния с содержанием германия от 0 до 14 ат. %. Показано, что
равномерность в распределении дефектов (дислокаций) сохраняется при содержании германия ≤ 1 ат. % и его
однородном распределении по слитку, что позволило разработать на основе такого материала спектроскопические
детекторы ядерных излучений. Большие концентрации германия ухудшают однородность его распределения в кремнии.
INFLUENCE OF IMPURITIES ON THE RADIATION STABILITY OF THE SILICON
P.G. Litovchenko, L.I. Barabash, S.V. Berdnichenko, D. Bisello, V.I. Varnina, A.A. Groza, A.P. Dolgolenko,
T.I. Kibkalo, V.F. Lastovetsky, A.P. Litovchenko, L.A. Polivtsev, L.S. Marchenko, M.I. Starchik
Infrared absorption spectra of the Silicon single-crystals with the Germanium impurity (Ge ≤ 0,7 at. %) after the irradiation
by the reactor neutron fluences of 5·1016 and 5·1019 n/cm2 are measured. It was shown that the Germanium impurity increases the
radiation harness of Cz-Silicon to the formation of such radiation defects as divacancies. Silicon structure with the content of the
Germanium from 0 to 14 at. % was studied by the selective etching method. It was shown that the uniformity of the defect (dislo-
cation) distribution is maintained at small Germanium content ≤1 at. % and its homogeneous distribution within the ingot. On the
base of such material the spectrometrical detectors of nuclear radiation have been produced. High Germanium concentration
deteriorate the homogeneity of its distribution in Silicon.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111118 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T11:31:10Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Литовченко, П.Г. Барабаш, Л.І. Бердніченко, С.В. Бізелло, Д. Варніна, В.І. Гроза, А.А. Долголенко, О.П. Кібкало, Т.І. Ластовецький, В.Ф. Литовченко, О.П. Полівцев, Л.А. Марченко, Л.С. Старчик, М.І. 2017-01-08T10:46:20Z 2017-01-08T10:46:20Z 2009 Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію / П.Г. Литовченко, Л.І. Барабаш, С.В. Бердніченко, Д. Бізелло, В.І. Варніна, А.А. Гроза, О.П. Долголенко, Т.І. Кібкало, В.Ф. Ластовецький, О.П. Литовченко, Л.А. Полівцев, Л.С. Марченко, М.І. Старчик // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 2. — С. 39-42. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111118 238.9;548.4;539.1.074 Методом ІЧ-спектроскопії досліджено спектри поглинання монокристалічного кремнію з домішкою германію (≤0,7 ат. %) після опромінення нейтронами реактора флюенсами 5·10¹⁶ та 5·10¹⁹ нейтр./см². Показано, що наявність домішки германію підвищує радіаційну стійкість Cz-кремнію до утворення таких дефектів, як дивакансії. Методом вибіркового травлення досліджено структуру кремнію з вмістом домішки германію від 0 до 14 ат. %. Установлено, що рівномірність у розподілі ростових дефектів (дислокацій) зберігається при концентрації германію ≤1 ат. % і його однорідному розподілі вздовж зливку кремнію, що дало змогу розробити на основі такого матеріалу спектрометричні детектори ядерних випромінювань. Великі концентрації германію погіршують однорідність його розподілу в кремнії. Методом ИК-спектроскопии исследованы спектры поглощения монокристаллического кремния с примесью германия (Ge ≤ 0,7 ат. %) после облучения нейтронами реактора флюенсами 5·10¹⁶ и 5·10¹⁹ нейтр./см². Показано, что присутствие германия повышает радиационную стойкость Cz-кремния к образованию таких дефектов, как дивакансии. Методом избирательного травления изучена структура кремния с содержанием германия от 0 до 14 ат. %. Показано, что равномерность в распределении дефектов (дислокаций) сохраняется при содержании германия ≤ 1 ат. % и его однородном распределении по слитку, что позволило разработать на основе такого материала спектроскопические детекторы ядерных излучений. Большие концентрации германия ухудшают однородность его распределения в кремнии. Infrared absorption spectra of the Silicon single-crystals with the Germanium impurity (Ge ≤ 0,7 at. %) after the irradiation by the reactor neutron fluences of 5·10¹⁶ and 5·10¹⁹ n/cm² are measured. It was shown that the Germanium impurity increases the radiation harness of Cz-Silicon to the formation of such radiation defects as divacancies. Silicon structure with the content of the Germanium from 0 to 14 at. % was studied by the selective etching method. It was shown that the uniformity of the defect (dislo-cation) distribution is maintained at small Germanium content ≤1 at. % and its homogeneous distribution within the ingot. On the base of such material the spectrometrical detectors of nuclear radiation have been produced. High Germanium concentration deteriorate the homogeneity of its distribution in Silicon. Робота виконана за часткової підтримки Проекту УНТЦ № 3126. uk Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію Влияние примесей на радиационную стойкость монокристаллического кремния Influence of impurities on the radiation stability of the silicon Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію Литовченко, П.Г. Барабаш, Л.І. Бердніченко, С.В. Бізелло, Д. Варніна, В.І. Гроза, А.А. Долголенко, О.П. Кібкало, Т.І. Ластовецький, В.Ф. Литовченко, О.П. Полівцев, Л.А. Марченко, Л.С. Старчик, М.І. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| title_alt | Влияние примесей на радиационную стойкость монокристаллического кремния Influence of impurities on the radiation stability of the silicon |
| title_full | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| title_fullStr | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| title_full_unstemmed | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| title_short | Вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| title_sort | вплив домішок на радіаційну стійкість монокристалічного кремнію |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111118 |
| work_keys_str_mv | AT litovčenkopg vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT barabašlí vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT berdníčenkosv vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT bízellod vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT varnínaví vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT grozaaa vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT dolgolenkoop vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT kíbkalotí vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT lastovecʹkiivf vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT litovčenkoop vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT polívcevla vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT marčenkols vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT starčikmí vplivdomíšoknaradíacíinustíikístʹmonokristalíčnogokremníû AT litovčenkopg vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT barabašlí vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT berdníčenkosv vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT bízellod vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT varnínaví vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT grozaaa vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT dolgolenkoop vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT kíbkalotí vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT lastovecʹkiivf vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT litovčenkoop vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT polívcevla vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT marčenkols vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT starčikmí vliânieprimeseinaradiacionnuûstoikostʹmonokristalličeskogokremniâ AT litovčenkopg influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT barabašlí influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT berdníčenkosv influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT bízellod influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT varnínaví influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT grozaaa influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT dolgolenkoop influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT kíbkalotí influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT lastovecʹkiivf influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT litovčenkoop influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT polívcevla influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT marčenkols influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon AT starčikmí influenceofimpuritiesontheradiationstabilityofthesilicon |