Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [ 36 ] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

в [150] для легирования пленок теллурида свинца применялся метод ионной имплантации. К достоинствам этого метода легирования относятся: 1) возможность введения любой примеси и при любой температуре, причем в концентрациях, превышаюгцих обычный предел растворимости; 2) строгий контроль числа введенных атомов примеси и 3) возможность локализации области легирования. Было установлено, что имплантация ионов фтора с энергией 50 кэВ при дозе облучения 3,1-102-3,1-10 ион/см* и при плотности ионного тока 0,4-1,2 мкА/см с последуюгцим отжигом пленок при температуре 400° С в течение 30 мин дает устойчивый донорный эффект. Оценка глубины проникновения ионов фтора в пленку дала величину 0,1-0,2 мкм.

Подвижность. Для того чтобы оценить влияние несовершенства структуры пленки на подвижность носителей, сравнивают подвижность в пленке с подвижностью в объемных монокристаллах при одинаковой концентрации носителей, исключая тем самым влияние зависимости подвижности от концентрации носителей, значительной в теллуриде свинца. Такое сравнение становится наиболее наглядным при использовании низкотемпературных данных, так как при высоких температурах подвижность в основном определяется рассеянием на тепловых колебаниях кристаллической решетки. Уже в ранних работах при 300 К пленках РЬТе были достигнуты подвижности, соответствующ,ие значениям для объемных кристаллов [151, 152], в то время как для получения достаточно высоких значений подвижности в пленках при температурах 77 К и ниже потребовались специальные технологи-чзские приемы.

Сводка данных о подвижности электронов при 77 К в пленках теллурида свинца, полученных разными авторами, представлена на рис. 2.18. Кривая на рис. 2.18 изображает зависимость подвижности от концентрации электронов для объемных монокристаллов п-РЪТе [153]. Как видно из рисунка, в объемном телт луриде свинца рост подвижности при понижении концентрации носителей, связанный с уменьшением рассеяния на акустических колебаниях решетки и с влиянием непараболичности зоны проводимости, при концентрациях менее 5-10см сменяется сниже!иием. Это снижение, в большей степени выраженное для подвижности при температурах, близких к гелиевым [153], можно объяснить неоднородным распределением концентрации носителей в объеме образца, вызванным статистическими флюктуациями концентрации электрически активных дефектов (примесных атомов, вакансий, атомов теллура и свинца в нерегулярных положениях). Действие статистических флюктуации наиболее сильно проявляется в компенсированных полупроводниках [154], в которых концентрация носителей равна разности концентраций доноров, и акцепторов, каждая из которых значительно больше, чем концентрация носителей заряда. Тогда относительные флюктуации концентрации носителей во много раз превышают относительные флюктуации концентраций донорных и акцепторных центров. По



оценкам [154] влияние статистических флюктуации на кинетические коэффициенты становятся заметным, если концентрации доноров и акцепторов в 3-10 раз превышают концентрацию носителей. Это влияние усиливается при понижении концентрации носителей.

На рис. 2.18 видно, что высокими подвижностями, достигающими, а в ряде случаев превышающими значения для объемного теллурида свинца, обладают пленки на BaFg. Это объясняется совершенной структурой указанных пленок (см. разд. 2.4). Зависимость подвижности м, измеренной при 77 и 13 К, концентрации носителей п при 13 К от режима напыления пленок РЬТе на ВаРз методом горячей стенки показана в табл. 10.

Таблица 10.

Подвижность, концентрация носителей в пленках п-РЬТе на ВаГг в зависимости от режима напыления методом горячей стенки [74}

Образец

Температура, °С

17, нм/с

d, мкм

.10-", СМ-»

W-10-3, cmV(B-c)

источник РЬТе

стенка

подложка

7,5

0,18

2500

0,38

1300

1000

18,0

0,14

14,5

обозначения: и -скорость роста, d-толщина пленки.

Из табл. 10 видно, что для совершенных пленок РЬТе на BaFg не наблюдается тенденции к снижению подвижности при малых концентрациях электронов (образец 1), которая при 13 К достигала величины 2,5- 10см2/(В-с). Высокое значение и можно объяснить низкой ""концентрацией взаимно компенсированных доноров н акцепторов в пленке, сконденсированной при равновесных условиях.

В [133] подвижности в пленках РЬТе, а также (РЬ, Sn)Te на BaFg, достигающие при 77 К объемных значений, были получены высокотемпературным циклированным отжигом (Гтах - 650° С) пленок, напыленных в открытом вакууме (табл. 11). Для того чтобы исключить реиспарение пленки при столь высокой температуре, они отжигались вместе с объемным РЬТе или (РЬ, Sn) Те, обогащенными металлическими компонентами.

Причину повышения подвижности авторы [133] видят в снижении в результате отжига содержания ионизированных точечных дефектов (вакансии, межузельные атомы), концентрация которых велика в неотожженных пленках, выращенных в усло-



2 -/ -

Д ° \

+ о \

1 1 1

Д X

1 III III

,CMVfBc)


J /0

Г7, CM

Ш zoo JOO Ш

Рис. 2.18. Зависимость подвижности при 77 К от концентрации электронов объемного и пленочного теллурида свинца, когда подложка вьшолнена из BaFg {2-4), NaCl (i, 7) и из слюды (5, 6)

J-7 - по [71, 74, 133-135, 137, 152] соответственно

Рис. 2.19. Зависимость подвижности от температуры подложки для пленок р - РЬТе на слюде при температурах измерения 77 (i) и 300 К {2)

виях, далеких от равновесия (как указывалось в разд. 2.4, плотность одиночных дислокаций после отжига практически не меняется). Согласно [133], наблюдаемое снижение подвижности в неотожженных пленках соответствует рассеянию носителей на ионизированных дефектных парах с концентрацией 10 см".

Т а блиц а И.

Влияние отжига пленок РЬТе и (РЬ, Sn) Те на ВаГг, полученных напылением в открытом вакууме [133], на их электрические свойства при 77 К

Образец

Состав

п(р).10-1 см-з

u-lO-s, см2/(В-с)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

РЬТе

РЬТе

РЬТе

РЬТе

РЬТе РЬо.828Под8Те РЬо,88По,2Те

РЬТе

0,50(n)/0,64{ri)

0,44(n)/2,2(n)

0,17(p)/0,45(n)

0,40(p)/40(n)

0,31(p)/17(ri)

10(p)/2,4(ri) 8,0(р)/0,57(/г)

23{p)/0,083() 0,68(p)/9,3(n)

20,7/26,6 10,8/24,8 5,3/24,1 8,7/20,4 1,75/28,0 10,1/35,0 11,8/32,5 6,6/28,0 16,5/24,8

Примечаиие: В числителе приведены значения п (р) и w до отжига, в знаменателе-после



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [ 36 ] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0009