НАПРУЖЕНА КРИСТАЛІЧНА РЕШІТКА n-Si ЗА НАЯВНОСТІ ДОМІШКИ ФОСФОРУ

Анотація

Успішне застосування гетеропереходів у різних пристроях зумовлене здатністю технології епітаксії вирощувати напівпровідникові матеріали з узгодженою структурою решітки одна на одній практично без пасток на границі поділу. Тому актуальним є вивчення (дослідження) характеристик (параметрів, поведінки) напівпровідникових матеріалів зумовлених деформаціями кристалічної решітки і деформаційних змін їх властивостей при наявності домішок. Це може надати важливу інформацію при моделюванні гетероструктур і успішному застосуванні гетеропереходів (напруженої гетероепітаксії) у створенні різних пристроїв з прогнозованими властивостями. У роботі представлені результати досліджень для недеформованих і одновісно деформованих (Х ≤ 1,2 ГПа) вздовж [100] кристалів Si n-типу провідності з концентрацією NP донорної домішки фосфору (Р) 2,4 · 1013 см-3 і 2,3 · 1015 см-3. Нами вивчався поздовжній (Х || j [100]) і поперечний (Х ⊥ j [100]) п’єзоопір у температурному інтервалі 78 ÷ 300 K.
При деформації кристалічної решітки кристалів n-Ge і n-Si важливою характеристикою є параметр анізотропії рухливості K. Для достатньо чистих кристалів n-Ge сукупність кривих ρX/ρ0 = f(Х) для різних температур у випадку Х || j || [111] характеризується в області температур T > 120 K по суті єдиним значенням плато ρ∞/ρ0, яким визначається величина параметру анізотропії рухливості. Для коректного визначення параметра K в n-Si у подібних випадках експериментальні дані за поздовжнім п’єзоопором необхідно доповнити результатами вимірювань поперечного п’єзоопору. В роботі комплексно досліджено особливості змін електрофізичних параметрів при деформації кристалічної решітки, що відрізняють германій і кремній n-типу, пов’язані з неадекватністю механізмів розсіювання в цих кристалах для напруженої гетероепітаксії.
Встановлено, що в кристалах n-Si при 78 K значення параметрів анізотропії рухливості і розсіювання електронів при малих концентраціях донорної домішки (2,4 · 1013 см-3), тобто в умовах переважання розсіювання на акустичних фононах, як і в n-Ge, можна надійно визначити за даними лише поздовжнього п’єзоопору. При концентраціях же легуючої домішки, які забезпечують змішане розсіювання (2,3 · 1015 см-3), а також при підвищенні температури для коректного визначення параметра K у n-Si необхідні вимірювання як поздовжнього, так і поперечного п’єзоопору в області насичення кривих ρ = ρ(Х).