Диссертация (1149284), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Линейное поведение в исходных диодах при обратных смещениях свидетельствуетоб однородности легирования в объёме кристалла. Отступление от линейного поведения длядиодов подверженных RBA-процедуре наблюдается только области 20 В (см. вставкиРис.25), соответствующей напряжениям смещения при отжиге. Линейная интерполяция в2000-2-6-602-20C-2 (пФ *10 )-2-6C-2 (пФ *10 )-404,3 ВКонтр.-40Смещение, (В)Исх.RBA0200500Исх.RBA024Смещение, (В)а)150010005000-400-4-200Смещение, В0,65 ВoСП (tw=2,9 )2,3 В2000215001000200C-2 (пФ *10 )-2-6C-2 (пФ *10 )область прямых смещений изображена пунктирными линями.0,60 В-20Смещение, Вб)Рис.25 Зависимости 1/С2 от приложенного на диод напряжения а) для контрольного образца (Контр.:αtw=0°), б) для исследуемой структуры (СП: αtw=2.9°). На основной части приведены области малыхобратных смещений и интерполяция зависимостей 1/С2(V) до оси абсцисс с соответствующимиотсечками; на вставках представлена зависимости 1/С2(V)для всего диапазона используемыхсмещений.
RBA-процедура (380 K, -20 В, 3 часа).В случае контрольного образца значение отсечки после проведения RBA-процедурызаметно уменьшается (ΔV≈2). В то время как для всех имеющихся в распоряжении образцов сСП интерфейсом, вне зависимости от используемого напряжения обратного смещения приRBA-процедуре, отсечка в пределах погрешности остаётся неизменной.Изменение величины диффузионного напряжения при миграции водорода в объём дляконтрольного образца характеризуется вторым членом в правой части выражения (8), то есть78Vd qN HDH 22 0что при ΔVd ≈ 2В и DH≈ 2,5 мкм (Рис.23) даёт для количества H, проникшего в кристалл врасчёте на единицу площади DHNH~1011 см-2.
Таким образом, для контрольных образцов мыимеем соответствие значений величины DHNH, найденных с использованием двухнезависимых подходов (см. п. 4.2).Для образцов с СП интерфейсом выражение описывающее изменение заряда вприповерхностной области состоит из двух членов, включающих в себя заряд на BH-парахверхней пластины и заряд на дислокационной сетке, который можно считать двумерным созначением полной концентрацией на единицу поверхности:Vd Второй членqN H i xi d i 0qN H 2xi2 0qN H 2xi при NH~1×1015 см-3 и xd = 0,17 мкм обеспечивает добавку в2 0общее значение ΔVd на уровне 0,02 В, которое находится в пределах точности измерений иим можно пренебречь. Таким образом, ожидаемое уменьшение диффузионного напряжениясоставляет Di N H i 0 Vqxd~ 0,3B , однако наблюдаемое значение (Рис.25б) в пределахпогрешности определения отсечки, величины Vd, можно считать неизменным.Обнаруженное несоответствие расчётных и экспериментальных значений величиныDi N H i для образцов содержащих СП интерфейс, указывает на то, что бóльшая частьаккумулируемого на интерфейсе СП водорода находится в нейтральном зарядовомсостоянии.
С другой стороны, дрейф H вглубь образца в электрическом поле и последующаякомпенсация отрицательно заряженных акцепторов, однозначно говорят о том, что послевысвобождения с дислокаций водород становится положительно заряженным. Такимобразом, можно утверждать, что при ЖХТ гидрогенизации из электролита, H+, достигая СПинтерфейса, переходит в одну из нейтральных форм.Очевидно, что для нейтрализации положительного заряда необходима поставкаэлектронов, которая, по-видимому, также происходит при гидрогенизации в растворе за счётгенерации электронно-дырочных пар под действием комнатного света с последующей79диффузией неосновных носителей заряда (электронов) в ОПЗ образца. При проведении RBAпроцедуры, в свою очередь, происходит высвобождение водорода с дислокации и еёокрестности, которое состоит из двух этапов: ионизации водорода или отрыв протона откремниевой связи с последующим дрейфом в электрическом поле. Детали механизмовионизации или отрыва, пока остаются невыясненными.4.4 Влияние предварительных отжигов на количество, выявляемого в результате RBAпроцедуры водородаВозрастание количества водорода, экстрагированного с ДС при увеличенииобратного смещения на диодах с СП интерфейсом в моно-RBA эксперименте, впротивоположность с его постоянством в контрольных образцах с моноэнергетическимхарактером связи водорода на акцепторах, даёт указание на наличие широкого набораэнергийсвязиводородасдислокациями.Такимобразом,можнопредположитьсуществование термостимулированных процессов, конкурирующих с экстракцией протоновв объёмную часть ОПЗ, которые приводят к их переходу на более сильносвязанныесостояния, расположенные вблизи ядра дислокации.
Для проверки этого предположениябыли осуществлены эксперименты с многократными последовательными RBA-процедурами,проводимыми на одном образце с постепенным возрастанием обратного напряжениясмещения.Для исследования влияния предварительных отжигов на количество, выявляемого врезультате RBA-процедур водорода, в первую очередь, использовались диоды, подвергшиесяRBA-процедуре в п. 4.1.Поскольку на базе большинства из использованных в «моно-RBA» экспериментахобразцов были сформированы 2-3 диода-Шоттки, то при проведении RBA-процедуры наодном из них («основной»), остальные подвергались отжигу без какого-либо внешнегосмещения («дополнительные»), что дало хорошую возможность наиболее корректносравнить влияние предыстории на эффективность RBA-процедуры. Зазор между «основной»и «дополнительным» контактами составлял 1 мм.На Рис.26 приведены профили распределения некомпенсированной легирующейпримеси для «основного» контакта с интерфейсом СП (αtw=2,9°), подвергнутого «моно-RBA»процедуре при 30 В, до (синяя кривая) и после дополнительного отжига (380 K, 0 В, 3 часа)(зелёная кривая).80Из сравнения указанных кривых видно, что дополнительный отжиг, как можно былобы и ожидать, привёл к заметному уширению области распределения BH-пар.
При этомдлина диффузии водорода не превысила 1-2 мкм, что находится в согласии с ранееопубликованнымиданнымии[162]показывает,чтолатеральнойдиффузиейэкстрагированного водорода между контактами (зазор 1 мм) можно пренебречь.Концентрация (Na-Nd), см-31.4x1015СП (tw=2,9o)1.2x10151.0x101568.0x10146.0x1014RBA (-30В) (II)RBA (-30В) + Отжиг (II)Отжиг+RBA (-30В) (I)Отжиг+RBA (-30В) (II)4.0x101420RBA: 380K, 3 часа2.0x1014123456789Губина, мкмРис.26 Профили концентрации некомпенсированной легирующей примеси, после RBA-процедурыс/без предварительного отжига. Профили зелёного цвета демонстрирует уширение распределенияBH-пар (после «моно-RBA») в результате низкотемпературного отжига. У каждого профилясоответствующим цветом указано значение оценки количества водорода (×1010 см-2), выявленногов результате RBA-процедуры. Использовали «дополнительные» контакты двух различныхобразцов с интерфейсом СП (αtw=2,9°), условно обозначенных как (I) и (II), где на «основных»контактах были проведены «моно-RBA» со смещением -1 В и -30 В, соответственно.Согласно чёрной и серой кривым Рис.26 имеется полное совпадение профилейнекомпенсированной легирующей примеси на двух «дополнительных» контактах образцов синтерфейсом СП (αtw=2,9°), после трёхчасовой RBA-процедуры при 380 K со смещением 30 В, несмотря на разную предысторию (-1 В и -30 В при проведении RBA-процедуры)«основных» контактов.
Количество выявленного водорода здесь более чем 3 раза меньше,81чем после соответствующей процедуры на «основном» контакте, то есть оно значительноуменьшилось в результате предварительного отжига без приложенного обратного смещения.Существенноевлияниепредварительногоотжиганаколичествоводорода,экстрагированного с ДС, указывает на то, что часть водорода, сегрегированного на ДС приЖХТ гидрогенизации, теряет возможность участвовать в дрейфе при последующей RBAпроцедуре, что подтверждает высказанное выше предположение о наличии конкурирующихпроцессов.
Причинами наблюдаемого уменьшения экстракции водорода с дислокаций вобъём кристалла могут быть: во-первых, уменьшение концентрации Н при предварительномотжиге за счёт латеральной диффузии или обратной диффузии из кристалла, во-вторых,перераспределение водорода на ДС в позиции с более сильной связью на СП интерфейсе,например, при миграции водорода к ядрам дислокаций.Латеральная диффузия водорода вдоль СП интерфейса из «дополнительного»контакта в «основной» в процессе RBA-процедуры на последнем представляетсямаловероятной. Во-первых, так как сила связи водорода на дислокациях сопоставима стаковой для BH-пар, поскольку временные и температурные параметры процесса экстракцииводорода из приповерхностной области близки для образцов с ДС и контрольных. Вовторых, при её наличии следовало бы ожидать различие профилей на «дополнительных»контактах (Рис.26), чего не наблюдается.
Обратная диффузия, также может быть исключена,так как её наличие должно было проявиться и в контрольных образцах, в которых прииспользуемых в экспериментах температурах никого влияния предварительных отжигов нет.Таким образом, все указывает на то, что отжиг при отсутствии обратного смещенияспособствует переходу водорода из положения с меньшей энергии связи в более связанноесостояние, что можно связать с его перемещением ближе к ядру дислокации. Отметим также,что вышесказанное объясняет необходимость термоактивации для достижения водороднойпассивации глубоких уровней после ЖХТ гидрогенизации, которая отмечалась ранее [73].821.4x1015oСП (tw=0 )o1.2x101.0x108.0x101515-3Исх.0В-1В-3В-5В-7В-10В-15В-20В-25В-30В14Пошаговый RBA: 380K, 3 часа0123456781.2x10151.0x10158.0x10146.0x10144.0x1014Концентрация (Na-Nd), смКонцентрация (Na-Nd), см-3СП (tw=2,9 )Пошаговый RBA: 380K, 3 часа091234-2а)10567891011Глубина, мкмГубина, мкмКонцентрация {BH}x10 , смИсх.0В-1В-3В-5В-7В-10В-12В-15В-17В-20В-25В-30Вб)3530252015tw=2,4otw=2,9otw=3,7otw=4,7otw=4,3otw=01050-5051015202530Обратное смещение, Вв)Рис.27 Профили концентрации некомпенсированной легирующей примеси, вычисленные из ВФХпосле проведения «мульти-RBA» процедур а) образца с СП интерфейсом (СП, αtw=2,9°); б) дляконтрольного образца в) Сводные результаты по количеству, выявленного в результате «мультиRBA» эксперимента водорода, для всех имеющихся разориентаций СП.
Чёрные точки и чёрнаясплошная линия – экспериментальные значения и аппроксимация для контрольного образца. Цветныеточкиy(x)=икраснаясплошнаякривая-экспериментальныеa0(1-exp(-0,13∙V) для СП. Красная пунктирная криваязначения–иаппроксимациярезультат аппроксимацииy(x)= a0(1-exp(-0,08∙V) сводных результатов, «моно-RBA» эксперимента Рис.23в.834.5 Последовательные RBA-процедуры(«Мульти-RBA» эксперимент)сразличнымиобратнымисмещениямиИз результатов предыдущего раздела следует, что предварительный отжиг приводитнекоторому перераспределению водорода в образцах с СП интерфейсом, увеличивая темсамым долю сильносвязанного с дислокациями водорода, который не может бытьэкстрагирован в объём даже при максимальных напряжениях, используемых при проведенииRBA-процедур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
