ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЛЭ ПЛЕНОК КРТ ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ AS+

Молекулярно-лучевые эпитаксиальные пленки твердых растворов кадмий-ртуть-теллур широко используются для создания фотонных приемников оптического излучения. Особенностью этого материала является изменение в широких пределах ширины запрещенной зоны при изменении молярного соотношения компонент, что дает возможность использовать его в качестве материала для ИК фотоприемников работающих в диапазоне длин волн от 1 до 25 мкм. В настоящее время основная технология создания фотодиодов на этом материале – формирование слоя n-типа на p-материале при помощи ионной имплантации. По ряду причин (в частности, для уменьшения темновых токов) представляется более выгодным изготовлять фотодиодные структуры типа «p на n». В статье [1] было показано, что для такой структуры темновые токи становится на два порядка меньше. Это связано с малой подвижностью и временем жизни  дырок, являющихся неосновными носителями заряда в n-базе фотодиода. Уменьшение темнового тока приводит к повышению фоточувствительности такой структуры. Но для таких структур характерен меньший выход годных приемников (на 5% меньше), а также более высокий уровень неоднородностей по площади фотодиодной матрицы. Это связано, прежде всего, с недостаточным пониманием механизмов радиационного дефектообразования и формирования p-n перехода в таких структурах, лежащих в основе технологических процессов изготовления структур «p на n».

В связи с этим, целью работы является экспериментальное исследование электрофизических характеристик МЛЭ пленок КРТ n-типа проводимости после имплантации ионов As+, который является акцептором в КРТ, занимая место в теллуровой подрешетке. В задачи входило определить положение p-n перехода в облучённых структурах.

Объектом исследования электрофизических характеристик являлись 5 серий эпитаксиальных пленок КРТ, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии в ИФП г. Новосибирска, которые отличались материалом подложки, толщиной и составом пленки. Для определения глубины залегания p-n перехода были выбраны 2 образца – № 11 и № 13 (Табл.1). Шаг травления составлял 0,5 мкм. После каждого травления измерялась ВАХ каждого образца при 300 К и 77 К.

Таблица 1  

Параметры исследуемых образцов

Сначала стравливалось по 3 мкм с половины каждого образца (вторая половина закрывалась резиновым клеем), затем шаг травления был 1 мкм. После каждого травления измерялась ВАХ каждого образца при 300 К и 77 К.

До глубины 5,5 мкм на обоих образцах наблюдалась омическая зависимость тока от сопротивления (Рисунок 1).

На глубине 5,5 мкм ВАХ образца № 13 приобрела нелинейный вид, а после снятия 6 мкм показала типичный диодный вид (Рисунок 2). При этом для образца № 11 омическая зависимость наблюдалась до глубины более 12 мкм (Рисунок 3). И только после снятия слоя толщиной 13,5 мкм появилась нелинейная ВАХ. Подобное поведение электрических параметров согласуется с представлениями об образовании глубокого слоя n-слоя после ионной имплантации, образующегося за счет диффузии междоузельной ртути из области радиационного дефектообразования [2].

1.     Gravrand O., Mollard L., Largeron C., Baier N., Deborniol E., Chorier Ph.. Study of LWIR and VLWIR Focal Plane Array Developments: Comparison Between p-on-n and Different n-on-p Technologies on LPE HgCdTe.// Journal of electronic materials. – 2009.

2.     Григорьев Д.В. Радиационное дефектообразование при ионной имплантации в варизонных полупроводниковых структурах CdхHg1-хTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии: Дис. …кан. физ.-мат. наук: защищена 14.12.2005 / Григорьев Д.В. – Томск, 2005. – 218 с.