Роль радиационных дефектов в решетках галлия и азота в компенсации проводимости n-GaN

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен сравнительный анализ образования радиационных дефектов в решетках галлия и азота нитрида галлия при облучении протонами с энергией 15 МэВ и электронами с энергией 0.9 МэВ. Для торможения протонов проведено численное моделирование по программе SRIM, для электронов — аналитические расчеты. Показано, что при протонном облучении полная скорость генерации вакансий в решетке галлия ηПФ(Ga) составляет ~560 см–1, а в решетке азота ηПФ(N) ~1340 см–1. Детальные численные расчеты в режиме Full Cascade показали, что в решетке галлия скорость образования вакансий за счет протонов составляет 110 см–1, а за счет каскадных процессов — 450 см–1. В решетке азота эта “диспропорция” выглядит еще сильнее (60 и 1280 см–1 соответственно). При электронном облучении скорость генерации вакансий в решетке галлия ηПФ(Ga) составляет ~ 4.7 см–1, а в решетке азота ηПФ(N) ~2.0 см–1. Для экспериментального исследования радиационных дефектов в n-GaN, создающих глубокие уровни и компенсирующих проводимость материала, снимали прямые вольт-амперные характеристики диодов Шоттки, созданных на основе n-GaN. Показано, что скорости удаления носителей заряда в n-GaN составляют при облучении электронами 0.47 см–1, а при облучении протонами 150 см–1. Сравнение расчетных и экспериментальных параметров радиационного дефектообразования позволяет сделать вывод о механизме процесса компенсации и радиационных дефектах, ответственных за этот процесс.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Козловский

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: kozlovski@physics.spbstu.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Э. Васильев

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: electronych@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Лебедев

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. Е. Журкин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: kozlovski@physics.spbstu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. Е. Левинштейн

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. М. Стрельчук

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Малевский

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Сахаров

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Е. Николаев

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН

Email: shura.lebe@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Binari S.C., Dietrich H.B., Kelner G. et al. // Appl. Phys. 1995. V. 78. № 5. P. 3008. https://doi.org/10.1063/1.360712
  2. Kucheyev S.O., Boudinov H., Williams J.S. et al. // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. № 7. P. 4117. https://doi.org/10.1063/1.1455154
  3. Polyakov A Y, Pearton S J, Frenzer P. et al. // Mater. Chem. C. 2013. V. 5 № 1. P. 877. https://doi.org/10.1039/C2TC00039C
  4. J. Pearton S.J., Ren F., Erin Patrick et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2016. V. 5. P. Q35. https://doi.org/10.1149/2.0251602jss
  5. Pearton J., Deist R., Ren F. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2013. V. 31. P. 5. https://doi.org/10.1116/1.4799504
  6. Karmarkar A.P., White B.D., Buttari D. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2005. V. 52. P. 2239. https://doi.org/10.1109/TNS.2005.860668
  7. Лебедев А.А., Белов С.В., Мынбаева М.Г. и др. // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49. Вып. 10. С. 1386. https://doi.org/10.1134/S1063782615100127
  8. Polyakov A.Y., Lee I.-H., Smirnov N.B. et al. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 123703. https://doi.org/10.1063/1.3596819
  9. Emtsev V.V., Davydov V.Yu., Haller E.E. et al. // Physica B. 2001. V. 308–310. P. 58. https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)00650-0
  10. Ionascut-Nedelcescu A., Carlone C., Houdayer A. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2002. V. 49. P. 2733. https://doi.org/10.1109/TNS.2002.805363
  11. SRIM-2013 Software Package. http://www.srim.org https://doi: 10.1007/978-1-4615-8103-1_3
  12. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. New York: Pergamon, 1985. 342 p.
  13. Look D.C., Reynolds D.C., Hemsky J.W. et al. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. P. 2273. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.79.2273
  14. MacKinley W.A., Feshbach H. // Phys. Rev. 1948. V. 74. P. 1759. https://doi.org/10.1103/PhysRev.74.1759
  15. Chen D., Cai D., Bernard D., Peneliau Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2023. V. 535. P. 137. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.12.007
  16. Dang T.-H., Konczykowski M., Jaffrès H. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2022. V. 40. P. 033416. https://doi.org/10.1116/6.0001821
  17. Titov A.I., Kucheyev S.O. // J. Appl. Phys. 2002. V. 92. № 10. P. 5740. https://doi.org/10.1063/1.1513199
  18. Emtsev V.V., Davydov V.Yu., Kozlovski V.V. et al. // Semicond. Sci. Technol. 2000. V. 15. P. 73. https://doi.org/10.1088/0268-1242/15/1/313
  19. Kozlovski V.V., Lebedev A.A., Bogdanova E.V. // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. P. 155702. https://doi.org/10.1063/1.4918607
  20. Козловский В.В., Васильев А.Э., Лебедев А.А. и др. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 6. С. 64. https://doi.org/10.31857/S1028096022060097
  21. Козловский В.В., Васильев А.Э., Давыдовская К.С., Лебедев А.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 2. С. 82. https://doi.org/10.1134/S0207352819020070

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематическое изображение изучаемых структур.

Скачать (8KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Прямые вольт-амперные характеристики диодов Шоттки после облучения электронами с энергией 0.9 МэВ при различных дозах D: 1 — 0; 2 — 2 ⋅ 1016; 3 — 4 ⋅ 1016; 4 –6 ⋅ 1016 см–1.

Скачать (13KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Численное моделирование с использованием программ SRIM скорости генерации вакансий одним протоном (η) в решетках галлия (1) и азота (2) при облучении GaN протонами с энергией 15 МэВ.

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Прямые вольт-амперные характеристики диодов Шоттки после облучения протонами с энергией 15 МэВ при различных дозах D: 1 — 0; 2 — 1 × 1014; 3 — 4 × 1014; 4 — 5 × 1014 см–1.

Скачать (11KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».