FEATURES OF MECHANICALLY STIMULATED CHANGES IN ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF X-IRRADIATED P-Si CRYSTALS

Bohdan Pavlyk, R. Lys, R. Didyk, J. Shykorjak, V. Petrytsya

Abstract


The mechanically stimulated changes on the electrical conductivity (resistance) of unirradiated and X-ray-irradiated silicon single-crystal samples with p-type conductivity are investigated. It is found that on the initial region of the deformation action the section of weak dependence of the resistance change on mechanical loading begins to form and increases.

It is established that on the initial stage of uniaxial elastic deformation of irradiated crystals the processes of photoelectron generation with subsequent electron-hole recombination dominate. The result of these processes is the presence the maximum (increase in the value of resistance) on the initial stage of deformation of the irradiated samples. A further increase of the elastic mechanical load magnitude is accompanied by the charge carrier generation processes dominance (with the release of acceptor centers from more complex defects that are destroyed by crystal deformation and their capture with mobile dislocations) of over their generation and, as a consequence, a mechanically stimulated increase on the electrical conductivity of p-Si crystals.

The mechanically stimulated increase in the resistance of the irradiated crystals is due to the generation of electrons that are localized at the donor centers. During the deformation of silicon, these photoelectrons are captured by mobile dislocations and carried into the near-surface layer, where they recombine with the main charge carriers. The action of irradiation and subsequent deformation is accompanied by a decrease in the residual resistance ΔR from 13.4 % to 10.6 %, which may be due to the imposition on the process of two opposite factors: electron generation and electron-hole recombination.

For X-irradiated p-Si crystals, in which electrons are localized at shallow acceptor centers, relaxation processes are characteristic even at room temperature (293 K) and duration 18–24 h. These relaxation processes may be associated with the movement of dislocations by crawling. This mechanism of dislocation motion is quite possible if we take into account a significant increase in their velocity in X-irradiated crystals. As a result of these relaxation processes, the irradiated crystal (D = 312 Gy) under uniaxial deformation behaves like an unirradiated sample.

Key words: silicon, dislocations, uniaxial elastic deformation, resistance measurement.


References


Вавилов В.С. Дефекты в кремнии и на его поверхности / В.С. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Ф. Мукашев. – М.: Наука, 1990. – 216 с.

Особенности одноосной упругой деформации кристаллов p-Si, облученных рентгеновскими лучами / Б.В. Павлык, Р.М. Лыс, Р.И. Дидык, И.А. Шикоряк // ФТП. – 2015. – Т. 49, Вып. 5. – С. 638–643.

Горлов М.И. Влияние рентгеновского облучения на электрические параметры полупроводниковых изделий / М.И. Горлов, Р.Н. Антонов, Е.А. Антонова // Технологии в электронной промышленности (ТвЭП). – 2012. –№6. – С. 76-81.

Барабаш Л.І. Сучасні методи підвищення радіаційної стійкості напівпровідникових матеріалів / Л.І. Барабаш, І.М. Вишневський, А.А. Гроза [та ін.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2007. – № 2. – С. 182–189.

Жукавин Р.Х. Стимулированное терагерцовое излучение доноров висмута в одноосно-деформированном кремнии при внутрицентровом оптическом возбуждении / Р.Х. Жукавин, С.Г. Павлов, A. Pohl [и др.] // ФТП. – 2019. – Т.53, Вып.5. – С. 1285-1288.

Gaidar G.P. Radiation-induced effects in silicon / G.P. Gaidar, M.B. Pinkovska, M.I. Starchyk // Problems of Atomic Science and Technology. – 2019. – Vol. 5, No. 123. – P. 35-43.

Берман Л.С. Регулярный рельеф на поверхности кремния как геттер структурных дефектов / Л.С. Берман, И.В. Грехов, Л.С. Костина [и др.] // Письма в ЖТФ. – 1999. – Т.25, №1. – С. 75-80.

Павлик Б.В. Електрофізичні характеристики приповерхневих шарів кристалів Si р-типу з напиленими плівками Al підданих пружній деформації / Б.В. Павлик, М.О. Кушлик, Р.І. Дідик [та ін.] // Український фізичний журнал. – 2013. – Т. 58, № 8. – С. 743–748.

Крылов П.Н. Физические модели термообработанного контакта металл-кремний / П.Н. Крылов // Вестник Удмуртского Университета. Физика. – 2006. – №4. – С. 125-136.

Макара В.А. Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, О.М. Кріт [та ін.] // Доповіді Національної академії наук України. – 2012. – №4. – С. 71-74.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.14.8

Refbacks

  • There are currently no refbacks.