Образование структурных дефектов в полупроводниках А2В6 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Маноматериалы и нанотехнологии в азрокрсмической отрасли

УДК 548.571

ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ А2В6

В. В. Храпунова, С. В. Ефремова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Исследованы закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. Установлено, что при отжиге в легированных кристаллах образуются примесные выделения на ростовых дислокациях и дефектах упаковки. Образование примесных выделений (преципитатов) на ростовых дефектах объясняется миграцией примесей и точечных дефектов на дислокации.

Ключевые слова: структурные дефекты, дислокации, преципитаты, полупроводники.

STRUCTURAL DEFECT FORMATION IN A2B6 SEMICONDUCTORS

V. V. Hrapunova, S. V. Efremova

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The structural defects formation in A2B6 semiconductors is studied. It is found that annealing in doped crystals lead to form impurity precipitations on the growth dislocations and stacking faults. The formation of impurity precipitates on growth dislocations is due to migration defects of impurities and point defects on a dislocation.

Keywords: structural defects, dislocations, precipitates, semiconductors

Полупроводники А2В6 широко применяются в приборах ночного видения, микроэлектроники, солнечной энергетики, которые широко используются, в том числе на космических аппаратах. В процессе выращивания и термообработок в полупроводниках образуются структурные дефекты, размеры и плотность которых зависят от условий обработки и природы материалов [1; 2]. Например, при облучении электронами кристаллов CdTe в них происходит образование структурных дефектов в виде скоплений вакансий и междоузельных атомов [3]. С целью улучшения качества получаемых полупроводниковых кристаллов важным является контроль типа и плотности дефектов при различных технологических режимах и установление механизмов их формирования.

Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) исследовали полупроводниковые кристаллы CdTe, ZnS и ZnSe, выращенные из газовой фазы и легированные Ga с концентрацией 8-1018 см-3 и 1,31019 см-3.

Часть образцов CdTe отжигали в запаянной кварцевой ампуле в атмосфере паров Cd при 650 оС в течение трех дней.

В ходе исследований установлено, что в кристаллах без отжига имеются ростовые дислокации и дефекты упаковки. В кристаллах CdTe, легированных Ga, обнаружены примесные выделения на дислокациях после термоотжига. В образцах CdTe(Ga), отожженных в парах кадмия, наблюдается большое число примесных выделений (преципитатов), которые декорируют ростовые дислокации и дефекты упаков-

ки. Небольшие преципитаты имеют форму, близкую к сферической, в то время как более крупные имеют четко выраженную шестигранную огранку. Локальная плотность преципитатов составляет 3-108 см-2, а их размеры изменяются в пределах от 30 до 200 нм. Электронно-зондовый микроанализ области, содержащей преципитаты, показал наличие легирующей примеси в преципитатах.

Формирование примесных преципитатов на дислокациях можно объяснить тем, что в процессе отжига в атмосфере Cd для CdTe легирующая примесь, первоначально локализованная в позициях катиона, вытесняется атомами кадмия из узловых позиций в междоузельные, что обусловливает миграцию Ga на дислокации и дефекты упаковки, где происходит распад пересыщенного твердого раствора с формированием преципитатов.

Такая же закономерность обнаружена для ZnS и ZnSe, отожженых в парах Zn, что также объясняется вытеснением легирующей примеси атомами цинка с последующей диффузией примеси на дислокации и образованием примесных преципитатов.

Таким образом, установлено, что при отжиге легированных полупроводников А2В6 в них образуются примесные выделения на ростовых дислокациях и дефектах упаковки и происходит перемещение дислокаций. Образование примесных выделений объясняется миграцией примесей и точечных дефектов на дислокации с формированием пересыщенного твердого раствора, который конденсируется в виде преципитатов, содержащих легирующую примесь.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Библиографические ссылки

1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003. 304 с.

2. Mullins J. T., Taguchi T., Brown P. D., Logi-nov Y. Y., Durose K. Growth and optical properties of CdS:(Cd,Zn)S strained layer superlattices // Japanese Journal of Applied Physics. 1991. Vol. 30, № 11. P. L1853-L1856.

3. Loginov Y. Y., Brown P. D., Thompson N. TEM study of the interaction of sub-threshold electron beam induced defects in II-VI compounds // Physica Status Solidi. A: Applications and Materials Science. 1991. Vol. 127. P. 75-86.

References

1. Loginov Y. Y., Brown P. D., Durose K. The structural defect formation in A2B6 semiconductors. Moscow: Logos, 2003. 304 p.

2. Mullins J. T., Taguchi T., Brown P. D., Loginov Y. Y., Durose K. Growth and optical properties of CdS:(Cd,Zn)S strained layer superlattices // Japanese Journal of Applied Physics. 1991. Vol. 30, № 11. P. L1853-L1856.

3. Loginov Y. Y., Brown P. D., Thompson N. TEM study of the interaction of sub-threshold electron beam induced defects in II-VI compounds // Physica Status Solidi. A: Applications and Materials Science. 1991. Vol. 127. P. 75-86.

© Храпунова B. B., Ефремова С. B., 2016