硅基半導(dǎo)體中氧及缺陷行為的符合正電子湮沒(méi)譜研究.pdf

1、本文采用符合正電子湮沒(méi)輻射多普勒展寬裝置和單能慢正電子束裝置測(cè)量二氧化硅，初始氧含量為1.1×1018cm-3的單晶硅經(jīng)不同壓強(qiáng)和溫度熱處理后的多普勒展寬譜，研究硅和二氧化硅的微觀缺陷及氧原子的行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： (1)在SiO2晶體中，氧原子的2p電子的動(dòng)量比Si原子的3p電子的動(dòng)量高，正電子與氧原子的2p電子湮沒(méi)，導(dǎo)致SiO2晶體的商譜在動(dòng)量為11.85×10-3m0c處有較高的譜峰.據(jù)此，可研究氧原子在半導(dǎo)體Si中的行為

2、。 (2)單晶Si在1個(gè)大氣壓的Ar氣中進(jìn)行480℃/15h(或600℃/15h)的熱處理后，會(huì)產(chǎn)生空位型缺陷，但這些空位型缺陷中不包含氧原子。樣品中沒(méi)有氧化物(SiOx)析出。 (3)單晶Si在1個(gè)大氣壓的Ar氣中先進(jìn)行480℃/15h，緊接著再進(jìn)行600℃/15h的熱處理后，有氧化物(SiOx)析出。 (4)單晶Si樣品在1個(gè)大氣壓的Ar氣中進(jìn)行480℃/15h+600℃/15h的預(yù)熱處理，接著再將這些樣品分

3、別在不同的溫度和壓強(qiáng)下作第二步熱處理，樣品的商譜在11.85×10-3m0c附近處均出現(xiàn)氧峰，但不同的樣品的氧峰高度不同： (a)熱處理的溫度/時(shí)間/壓強(qiáng)分別為850℃/5h/0.01GPa或900℃/5h/0.01GPa時(shí)，樣品有氧化物(SiOx)析出，樣品的空位型缺陷仍然包含氧原子。 (b)熱處理的溫度/時(shí)間/壓強(qiáng)為950℃/5h/0.01GPa時(shí)，樣品的商譜在11.85×10-3m0c處出現(xiàn)較高的氧峰，樣品有氧化物

4、(SiOx)析出并長(zhǎng)大，樣品中存在部分不含氧的空位型缺陷。 (c)熱處理的溫度/時(shí)間/壓強(qiáng)為1150℃/5h/1.0GPa時(shí)，樣品的商譜在11.85×10-3m0c附近出現(xiàn)較低的氧峰，即單晶Si樣品在高溫(1150℃)高壓(1.0GPa)下，氧化物(SiOx)變小，不含氧的空位型缺陷增多。 (5)對(duì)SiO2晶體，當(dāng)正電子的注入能量較小時(shí)，正電子注入SiO2晶體表面附近區(qū)域，由于表面存在空位型缺陷，S參數(shù)較大，W參數(shù)較小.