toto
0000
елate
соwith
ND СЛ Изобретение относитс к области физики твердого тела, физики и техники полупроводников, а именно, к способам регистрации сигналов ЭГГР и может быть использовано дл изучени структуры и свойств различных примес ных центров и дефектов в твердом теле; Цель изобретени - увеличение чув ствительности способа дл образцов с концентрацией центров N На фиг.1 показана зависимость отношени интенсивностей сигнала 1с/-1 при регистрации спектров ЭПР согласно предложенному способу от концентрации центров, введенных в кристалл кремни облучением его быстрьми элек тронами; на фиг.2 - зависимость отно шени 1с /I щ ОТ интенсивности света I (;j (или от проводимости кристалла при освещении c/j.j ). П р. и м е р..Согласно предложенному способу в кристалле кремни птипа с удельным сопротивлением f 50 Омсм (проводимость 2 10 Ом см при комнатной температуре ) получены сигналы ЭПР Si-SL 1 центров (возбужденное триплетное состо ние нейтрального комплекса кислород плюс ваканси ). Размеры кристалла 2-4 -10 мм. Введение дефектов в кристалле осуществл лось облучением у-квантами. Доза облучени составл ла 102см, при скорости введени дефектов , концентраци дефектов в образце была N г 10 102 Si 10 см Проводимость кристалла в отсутствие освещени с/ экспоненциально уменьшаетс с уменьшением температуры . Дл каждого конкретного кристалла температуру измерений устанавли- Ом-смвают такой, чтобы (2 -10 Если с/ будет больше, чем то из-за увеличени потерь в резонаторе ЭПР спектрометра, обусловленных нерезонансным поглощением электричес кой компоненты переменного пол , будет уменьшатьс добротность резонатора , что приведет к уменьшению вели чины регистрируемых сигналов ЭПР и, следовйтельно, к снижению чувствительности . Интенсивность света le необходимо выбирать так, чтобы обеспечить проводимость кристалла cg, лежащ5гю . 2 « тановлено (см, фиго2), что при таких значени х ( обеспечиваетс достаточное дл регистрации сигналов резонансное поглощение электрической компоненты переменного пол и достигаетс увеличение чувствительности. Вне указанных пределов проводимости с/св сигналы ЭПР не наблюдаютс . Как показали измерени (см, фиг,1), сигналы ЭПР наблюдаютс при концентрации центров в кристалле N , Предел обусловлен двум факторами. Во-первых, с увеличением концентрации центров кристалл становитс нечувствительным , т.е. из-за большой (N ) концентрации центров становитс высокой скорость рекомбинации , и при освещении уже не удаетс обеспечить необходимую величину (/(.g . Во-вторых, с увеличением N расчет вклад в сигнал ЭПР от парамагнитных центров, регистрируемый обычным способом, по поглощению магнитной компоненты. А этот сигнал обычно противоположен по фазе сигналу, регистрируемому по поглощению электрической компоненты, что также приводит к уменьшению сигналом ЭПР. Нижн граница концентрации центров в кристалле, по-видимому, составл ет величину N см в том случае, если все имеющиес в кристалле центры парамагнитны и дают вклад в регистрируемьш сигнал ЭПР. Регистраци .сигналов ЭПР производитс на обычном промьшшенном. спектрометре ЭПР,, снабженном устройством, дл изменени температуры кристалла. Дл удобства работы целесообразно прокалибровать добротность резонатора спектрометра по проводимости кристаллов . Это можно осуществить по из- i менению тока детектора или по изменению величины резонансной отметки резонатора на осциллографе спектрометра при помещении в резонатор кристаллов с заведомо известной проводимостью при комнатной температуре. Регистраци сигналов ЭПР осуществл етс по поглощению электрической компоненты. Дл этого надо либо незначительно , на 1-2 мм, сместить кристалл из центра резонатора, либо выбирать кристаллы больших поперечных размеров пор дка 4 мм (дл спектрометра ЭПР трехсантиметрового диапазона ) . После помещени кристалла в резонатор ЭПР спектрометра устанавливают .температуру измерений, след за изменением добротности резонатора, так чтобы проводимость ffr кристалла бьша не более, чем 2-10 Ом см- . Освещение кристалла осуществл ют через оптическое окно в резонаторе спектрометра светом с энергией квантов , как правило, не меньше ширины запрещенной зоны кристалла. Однако, по-видимому, осуществить регенерацию фотовозбужденных носителей можно и примесным светом, т.е. светом с энергией квантов меньше ширины запрещенной зоны и соответствующей энер гии ионизации примесных центров или дефектов в кристалле. Затем, след за изменением добротности резонатора, устанавливают значение проводимости кристалла ffcB в указанных вьш1е пределах путем изменени интенсивности света. После этих операций осуществл ют запись сигнала ЭПР. Регистраци сигналов ЭПР осущест вл лась при температуре ЗОК, при этой температуре проводимость кристалла была t/r 10 0мсм Освеще ние образца осуществл лось светом лампы накаливани мощностью 100 Вт. Интенсивность света измен лась путем изменени напр жени на лампе и устанавливалась такой, чтобы обеспечить фотопроводимость кристалла л 10 Ом см . Проводимость кристалла измер лась ло изменению добротности резонатора, который был прокалиброван путем помещени в него кристаллов кремни с изрестной проводимостью . Чувствительность предложенного способа регистрации сигналов ЭПР мож но оценить, зна , что концентраци возбужденных триплетных центров Si- г SL 1 составл ет от полной концентрации комплексов кислород плюс ваканси в кристалле, а эта концентраци , как уже отмечалось, определ етс дозой облучени и скоростью введени и составл ет в исследованном кристалле N л10 см. Таким образом, концентраци зарегистрированных центров Si-SL 1 составл ет см , что на четыре пор дка меньше той, ко |торую можно зарегистрировать известным способомоND SL The invention relates to the field of solid state physics, physics and technology of semiconductors, namely, to methods for recording EGGR signals and can be used to study the structure and properties of various impurity centers and defects in a solid; The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the method for samples with a concentration of centers N Figure 1 shows the dependence of the signal intensity ratio 1s / -1 upon recording the EPR spectra according to the proposed method on the concentration of centers introduced into a silicon crystal by irradiating it with fast electrons; Fig. 2 shows the dependence of the 1c / Ic OT ratio of the light intensity I (; j (or on the conductivity of the crystal under illumination c / jj). P ro and m e r. According to the proposed method in a silicon crystal with specific resistivity f 50 Ω cm (conductivity 2 10 Ω cm at room temperature) received EPR signals of Si-SL 1 centers (excited triplet state of a neutral oxygen complex plus a vacancy). Crystal size 2-4-10 mm. Defects in the crystal were introduced by irradiation quanta. The radiation dose was 102 cm, at the rate of introduction of The concentration of defects in the sample was N g 10 102 Si 10 cm. The conductivity of the crystal in the absence of illumination with / decreases exponentially with decreasing temperature. For each particular crystal, the measurement temperature is set to Ω-washed down so that (2 -10 If s / is greater than Something due to the increase in losses in the EPR resonator of the spectrometer, due to the nonresonant absorption of the electric component of the alternating field, will decrease the Q factor of the resonator, which will reduce the magnitude of the recorded EPR signals and, edificelly, to reduce sensitivity. The light intensity le must be chosen in such a way as to ensure the conductivity of the crystal cg, lying down. 2. It is established (see Fig 2) that at such values (resonant absorption of the electrical component of the alternating field is sufficient to register the signals and an increase in sensitivity is achieved. Outside the specified conduction limits c / d, the EPR signals are not observed. As the measurements showed (see, fig , 1), the EPR signals are observed when the concentration of centers in the crystal is N, the Limit is due to two factors. First, with an increase in the concentration of the centers, the crystal becomes insensitive, i.e. due to the large (N) concentration of the center ov, the recombination rate becomes high, and upon illumination it is no longer possible to provide the necessary value (/(.g. Secondly, with an increase in N, the contribution to the EPR signal from paramagnetic centers, recorded in the usual way, by the absorption of the magnetic component). opposite in phase to the signal detected by the absorption of the electrical component, which also leads to a decrease in the EPR signal. The lower limit of the concentration of centers in the crystal appears to be N cm in the case that all The centers are paramagnetic and contribute to the recorded ESR signal. The registration of EPR signals is performed on a regular industrial. an EPR spectrometer equipped with a device for changing the crystal temperature. For convenience, it is advisable to calibrate the quality of the resonator of the spectrometer on the conductivity of the crystals. This can be done by changing the current of the detector or by changing the value of the resonant level of the resonator on the oscilloscope of the spectrometer when crystals are placed in the resonator with known conductivity at room temperature. EPR signals are recorded by absorption of the electrical component. To do this, one should either slightly, by 1-2 mm, displace the crystal from the center of the resonator, or choose crystals of large transverse dimensions of the order of 4 mm (for the EPR spectrometer of the three-centimeter range). After placing the crystal in the resonator, the EPR spectrometer establishes the measurement temperature, following the change in the quality factor of the resonator, so that the conductivity of the ffr crystal is no more than 2-10 ohm cm-. The crystal is illuminated through the optical window in the resonator of the spectrometer with light with the energy of quanta, as a rule, not less than the width of the crystal band gap. However, it seems that the regeneration of photoexcited carriers can also be carried out by impurity light, i.e. light with a photon energy less than the width of the band gap and the corresponding ionization energy of impurity centers or defects in a crystal. Then, following the change in the quality factor of the resonator, the conductivity value of the ffcB crystal is set within the specified limits by changing the light intensity. After these operations, the EPR signal is recorded. The EPR signals were recorded at the ZOK temperature; at this temperature, the crystal conductivity was t / r 10 o cm. The sample was illuminated with a 100 W incandescent light. The intensity of the light was varied by changing the voltage on the lamp and was set such as to ensure the photoconductivity of the crystal Ом 10 ohm cm. The conductivity of the crystal was measured by changing the Q of the resonator, which was calibrated by placing silicon crystals with finely conducting conductivity in it. The sensitivity of the proposed method for registering EPR signals can be estimated by knowing that the concentration of excited triplet centers Si-g SL 1 is from the total concentration of oxygen complexes plus the vacancy in the crystal, and this concentration, as already noted, is determined by the radiation dose and the rate of administration and in the investigated crystal N 10 cm. Thus, the concentration of registered Si-SL 1 centers is cm, which is four orders of magnitude lower than that which can be registered in a known manner.
(,« ff.9 f.l , /.« tf 9H -tH-f.(, "Ff.9 f.l, /." Tf 9H -tH-f.