Моделирование образования комплексов дефектов – одно из направлений фундаментальных исследований физики полупроводников. Возрастающие требования к радиационной стойкости кремния стимулируют создание методов восстановления параметров этого материала. Атомы лития, образуя комплексы с радиационными дефектами, нейтрализуют их активность. В работе рассчитано изменение концентрации вторичных радиационных дефектов (ВРД) в течение изотемпературного отжига литий содержащего кремния. Модель кинетики дефектообразования включает 2 этапа. На первом этапе ВРД образуются под действием ионизирующих частиц с энергией E, интенсивностью потока I0 за время облучения tф при температуре Tоб. На втором этапе ионизирующее излучение отсутствует, проводится отжиг при температуре Тот>Tоб, малоподвижные комплексы LiO распадаются, а свободные атомы Li пассивируют вторичные радиационные дефекты, концентрации которых уменьшаются и выходят на стационарные значения. Временная зависимость концентраций ВРД описывается системой уравнений квазихимических реакций. В кремнии, выращенном методом Чохральского, эта система приводится к виду
, (1)
, (2)
, (3)
,(4)
, (5)
, (6)
, (7)
, (8)
, (9)
, (10)
, (11)
, (12)
, (13)
, (14)
(15)
, (16)
, (17)
, (18)
,
,
.
Уравнения (1-18) содержат следующие переменные концентрации: NA – A-центров, NE – E-центров, NK – K-центров, NSiB – комплексов SiB, NW – дивакансий, NLiW – комплексов LiW, 
– комплексов Li2W, NLiA– комплексов LiA, 
– комплексов Li2A, NLiE – комплексов LiE, Ndo – областей разупорядочения с средним числом вакансий nev, NLi – атомов Li, NLiO – комплексов LiO, NO(I) – атомов внедрения кислорода, NP(S) – атомов замещения фосфора, NC(S) – атомов замещения углерода, NB(S) – атомов замещения бора. Коэффициенты вида gU,X/Y,Z=KU,X/KY,Z (KX,Y - константы прямых реакций дефектов типа X с дефектами типа Y) определялись из экспериментальных или теоретических данных; GX - скорость генерации дефекта X рассчитывалась для каждого типа ионизирующих частиц. Модель применима в области температур, в которой комплексы, являющиеся продуктами квазихимических реакций, стабильны, поэтому константы обратных реакций не входят в уравнения (1-14), кроме того, зависимостью коэффициентов вида gU,X/Y,Z от температуры можно пренебречь. Свойства материала зависят от начальных концентраций основных примесей: донорных атомов фосфора 
, лития 
и акцепторных атомов бора 
, – а также сопутствующих примесей кислорода 
и углерода 
.
Уравнения (1-18) решались численно. Для уравнений (1-11) задавались следующие начальные условия: на первом этапе
NA(0)=NE(0)=NK(0)=NSiB(0)=NW(0)=NLiW(0)=(0)=NLiA(0)=
(0)=NLiE(0)=nev(0)=0;
на втором этапе
NA(0)=NA(tф), NE(0)=NE(tф), NK(0)=NK(tф), NSiB(0)=NSiB(tф), NW(0)=NW(tф), NLiW(0)=NLiW(tф),
(0)=
(tф), NLiA(0)=NLiA(tф), (0)=(tф), NLiE(0)=NLiE(tф), nev(0)=nev(tф).
В результате выявлены следующие общие тенденции изменения концентрации ВРД. Скорости убывания и конечные значение NA, NE, NW зависят от начальной концентрации лития. Увеличивая , можно повысить эффективность отжига. Чтобы избежать компенсации проводимости в кремнии p-типа, необходимо соблюдать условие <. Комплексы LiA и LiW являются промежуточными при формировании комплексов Li2Aи Li2W, соответственно. Концентрации устойчивых комплексов Li2A и Li2W монотонно возрастают, стремясь к постоянным значениям при NLi=0. Эти значения выше для образцов с большим . При достаточно высоком значении концентрации промежуточных комплексов сначала увеличиваются, достигая максимума, а затем уменьшаются вследствие присоединения второго атома Li. Повышение снижает остаточное число вакансий в областях разупорядочения. С увеличением температуры эти закономерности проявляются за меньшее время отжига.
Библиографическая ссылка
Богатов Н.М., Коваленко М.С., Коваленко Мах.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТЖИГА РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ЛИТИЙ СОДЕРЖАЩЕМ КРЕМНИИ // Современные проблемы науки и образования. 2006. № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=182 (дата обращения: 23.04.2025).