Positron Study of Vacancy Defects in Proton and Neutron Irradiated GaP, InP, and Si

Abstract

In GaP, InP, and Si single crystals the annealing and fluence dependent concentration of defects produced by irradiation with fast neutrons and protons are studied by means of the positron annihilation technique (measurements of the positron lifetime and of the Doppler broadening lineshape of annihilation photons) and of internal friction measurements. In proton bombarded GaP a two stage annealing process is observed (stage I near 200° C and stage II near 600° C) and attributed to the annealing of point-like and extended defects, respectively. In neutron irradiated GaP all positron sensitive radiation defects disappear after annealing at 700° C. It is shown (i) that in all materials the positron lifetime and S-parameter increase with rising proton and neutron fluence and (ii) that elemental semiconductors exhibit stronger increases than compound semiconductors. An GaP-, InP- und Si-Einkristallen werden das Ausheilverhalten und die dosisabhangige Konzentration der durch Beschus mit schnellen Neutronen und Protonen erzeugten Defekte mittels der Methode der Positronenannihilation (Messungen der Positronenlebensdauer und der Dopplerverbreiterung der Spektrallinie der Annihilationsquanten) und der Methode der inneren Reibung untersucht. An protonenbestrahltem GaP ist ein zweistufiger Ausheilprozes zu beobachten (Stufe I bei 200° C und Stufe II bei 600° C). Die untere Stufe wird mit der Ausheilung punktartiger Defekte und die obere Stufe mit der Ausheilung ausgedehnter Defekte in Verbindung gebracht. In neutronenbestrahltem GaP verschwinden alle positronenempfindlichen Defekte nach Ausheilung bei 700° C. Es wird gezeigt, (i) das die Positronenlebensdauer und der S-Parameter bei allen untersuchten Materialien mit wachsendem Protonen- und Neutronenflus ansteigen und (ii) das bei Elementhalbleitern starkere Veranderungen auftreten als bei Verbindungshalbleitern.