Termisten vakanssien tutkiminen vahvasti n-tyyppisessä piissä positroniannihilaatiospektroskopialla

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2005
Major/Subject
Fysiikka
Mcode
Tfy-3
Degree programme
Language
fi
Pages
96
Series
Abstract
Termisten vakanssien ymmärtäminen on tärkeää, sillä ne välittävät seostusatomien diffuusiota. Tämä diffuusio johtaa sähköisesti passiivisten vakanssi-epäpuhtausklusterien syntymiseen, jotka puolestaan huonontavat ratkaisevasti piin sähköisiä ominaisuuksia. Työssä tutkittiin termisiä vakansseja positronispektroskopian menetelmin voimakkaasti arseenilla ja fosforilla seostetuissa bulk-piinäytteissä sekä antimonilla ja arseenilla seostetuissa ohutkalvoissa. Termisten vakanssien havaitsemiseksi bulk-näytteistä mitattiin positronin elinaikaa ja Doppler-levenemää lämpötiloissa 200-800 K. Ohutkalvojen tapauksessa näytteitä toivutettiin erillisessä putkiuunissa ja mitattiin huoneenlämpötilassa. As-seostetussa näytteessä termiset vakanssit näkyivät positronin keskimääräisen elinajan kohoamisena lämpötiloissa 750-800 K. Syntyneiden virheiden konsentraatio oli kuitenkin liian pieni virheiden tarkemmaksi identifioimiseksi. Todettiin myös, ettei positroni loukkuunnu V-As<sub>3</sub>-virheeseen yli 580 K lämpötilassa. P-seostetussa näytteessä havaittiin termisten vakanssien syntymistä 290-750 K lämpötiloissa. 700 K ja 750 K lämpötiloissa näytteen pinnan lähellä nähdään vakansseja ja V-P-pareja ja syvemmällä näytteessä P-atomien ympäröimiä vakansseja. Näytteen jäähdyttyä huoneenlämpötilaan osa vakansseista jää näytteeseen ja pinnan läheisyydessä nähdään pieni konsentraatio divakansseja. As-seostetuissa ja RTA-toivutetuissa ohutkalvoissa havaittiin 800 K ja 1000 K lämpötiloissa tehtyjen toivutusten jälkeen termisiä vakanssivirheitä, jotka näkyvät selkeänä tasona W-parametrissa. Vakanssivirheet ovat mitä todennäköisimmin divakansseja ja niitä nähdään pieni konsentraatio jo RTA-toivutuksen jälkeen. Tason sijainnin perusteella voidaan sanoa, että virhekonsentraatio on vähintään luokkaa 10<sup>19</sup> cm<sup>-3</sup>. Sb-seostetussa ohutkalvonäytteessä, jonka seostuskonsentraatio oli 9,4.10<sup>20</sup> cm<sup>-3</sup>, 800 K lämpötilassa tehdyn toivutuksen jälkeen vakanssien ympärillä havaitaan lisää Sb-atomeita. Lisäksi työssä laskettiin teorian perusteella positronin loukkuuntumista relaksoituihin vakansseihin ja vakanssi-arseenipareihin ja selvitettiin eri lämmitysmenetelmien soveltuvuutta näytteen lämmittämiseen positronimittausten aikana.
Description
Supervisor
Saarinen, Kimmo
Keywords
positron spectroscopy, positronispektroskopia, silicon, pii, vacancy, vakanssivirhe
Other note
Citation