Радиационные донорные дефекты в имплантированных As пленках МЛЭ CdHgTe: пространственное распределение и природа

Abstract

Несмотря на многочисленные работы по исследованию радиационных дефектов в подвергнутых ионной имплантации твердых растворах CdxHg1-xTe, вопрос о пространственной локализации и природе донорных радиационных дефектов остается открытым даже для хорошо изученного случая имплантации ионов В+ . По нашему мнению это связано с многочастичным спектром носителей заряда в радиационно-модифицированной области материала, когда для определения профилей распределения носителей каждого типа необходимо использовать соответствующие методы анализа результатов дифференциального эффекта Холла. Кроме того, необходимо также дополнительно исследовать дефектную структуру радиационно-нарушенной области. В работе представлены результаты комплексных исследований радиационных дефектов в имплантированных As гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe (ГЭС КРТ), полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на подложках Si (GaAs) в ИФП СО РАН. Исследовали ГЭС р-типа проводимости с сохраненным и удаленным варизонным защитным слоем после имплантации ионов As+ с энергией 190 кэВ и дозой в 1015 см-2 , в результате которой были получены типичные n + –n–p структуры с радиационно-модифицированной n + –n–областью. Пространственное распределение носителей исследовали при послойном химическом травлении с измерением полевых зависимостей коэффициента Холла RH(B) и проводимости σ(B) и их анализа методом дискретных спектров подвижности. Дополнительно использовались данные вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС), просвечивающей электронной микроскопии в режиме светлого поля и высокого разрешения и литературные данные профилей дефектов, полученных из спектров резерфордовского обратного рассеяния. В радиационно-модифицированной n+–n–области структуры обнаружены три типа электронов с различной подвижностью, обусловленные соответствующими донорными дефектами, локализованными на различных глубинах радиационно-нарушенного слоя структуры: а) электроны с низкой подвижностью порядка ~5000 cм2 /(В·с) локализованы в приповерхностном n + –слое толщиной ~400 нм, в области присутствия крупных и мелких дислокационных петель. Предполагаемая природа донорного центра, обуславливающего наличие электронов с низкой подвижностью – междоузельная ртуть, захваченная дислокационной петлей; б) электроны с промежуточной подвижностью ~20000 cм2 /(В·с) локализованы также в n + –слое толщиной до ~700-900 нм в области существования квазиточечных радиационных дефектов. Предполагаемая природа донорных дефектов – комплексы междоузельной ртути с этими квазиточечными дефектами; в) электроны с высокой подвижностью ~90000 cм2 /(В·с) локализованы в n-слое n + –n–p структуры на глубине более 700-900 нм. Механизм формирования этой области хорошо известен и связан с диффузией междоузельной ртути, генерируемой при имплантации, и ее аннигиляцией с вакансиями ртути в исходной области р-типа.