Болтакс Б.И., Бахадырханов М.К., Городецкий С.М., Куликов Г.С. Компенсированный кремний

Ленинград: Наука, 1972. — 124 с.Кремний, в котором примеси элементов III—V групп с мелкими уровнями полностью или частично компенсированы примесями с глубокими локальными уровнями, находит широкое практическое применение для изготовления быстродействующих приборов и активных элементов интегральных схем в микроэлектронике, а также для ряда других полупроводниковых приборов. Монография охватывает широкий круг вопросов, связанных с исследованием поведения в кремнии примесей и радиационных дефектов с глубокими уровнями, изготовлением такого кремния при помощи методики диффузионного легирования, изучением и прогнозированием его электрофизических свойств.В предлагаемой монографии сделана попытка изложить накопленные в последние годы результаты исследований, связанные с получением компенсированного кремния главным образом посредством диффузионного легирования примесями, создающими глубоколежащие уровни в запрещенной зоне этого полупроводникового материала. Кратко излагаются также вопросы, касающиеся получения компенсированного кремния при облучении его ядерными частицами и у-квантами.
Естественно, что исследование различных факторов, связанных с появлением в запрещенной зоне глубоколежащих уровней как вследствие введения примесей, так и образования структурных дефектов при облучении, является достаточно самостоятельной и актуальной проблемой современной физики твердого тела. Однако все возрастающий интерес к изучению влияния глубоколежащих уровней на кинетические явления, оптические свойства, вольтамперные характеристики р—n-переходов и др. связан не только с чисто научными задачами, но в значительной степени стимулируется открывшимися перспективами практического использования компенсированного материала в современной электронике твердого тела и, в частности, микро- и оптоэлектронике.
Поскольку авторы поставили перед собой достаточно ограниченную задачу, то многие общие вопросы проблемы глубоколежащих уровней в полупроводниках в книге не затрагиваются.
Равным образом не рассматривается и использование компенсированного кремния для создания различного рода полупроводниковых приборов и устройств. Основное ее содержание — изложение данных по диффузии, растворимости и энергетическому спектру уровней примесей некоторых элементов I, II, VI, VII групп и группы железа Периодической системы Д. И. Менделеева в кремнии, по получению компенсированного кремния с заданным удельным сопротивлением, влиянию глубоколежащих уровней на рекомбинационные параметры компенсированного или частично компенсированного материала, а также исследованиюстабильности электрических параметров такого материала при различных температурах.
Монография состоит из 6 глав. В первой рассматриваются точечные дефекты в кремнии, их зарядовое состояние и влияние на положение уровня Ферми в материале, содержащем примеси с мелкими и глубокими уровнями в запрещенной зоне энергий.
Вторая глава посвящена рассмотрению основ теории растворимости и экспериментальных данных по растворимости различных примесей в кремнии.
В третьей и четвертой главах подробно изложены сведения о влиянии указанных выше примесей и радиационных дефектов на электрические и рекомбинационные свойства кремния. Здесь приводятся расчеты уровня химического потенциала в кремнии, легированном примесями, создающими глубоколежащие уровни. Эти расчеты сопоставляются с экспериментальными данными. Излагаются основы теории рекомбинации и рассматриваются предельно возможное занижение времени жизни носителей тока, а также экспериментальные результаты измерений рекомбинационных постоянных в кремнии с глубоколежащими уровнями.
В пятой главе кратко рассматриваются основы теории диффузии и излагаются экспериментальные результаты исследований диффузии и электропереноса элементов I, II групп и группы железа в кремнии.
Последняя глава монографии посвящена исследованию распада пересыщенных твердых растворов рассматриваемых примесей в кремнии. Здесь приводятся данные о стабильности электрических свойств компенсированного кремния при различных температурах.