Введение
Глава 1. Радиационно-термические воздействия на узкозонные твердые растворы CdxHg1-xTe (обзор литературы) 25
1.1. Ионная имплантация в кристаллы и эпитаксиальные слои CdxHg1-xTe 25
1.1.1. Радиационные дефекты кристаллической структуры в ионно-имплантированных слоях 25
1.1.2. Отжиг радиационных нарушений кристаллической структуры 33
1.1.3. Электрофизические свойства ионно-имплантированных слоев 39
1.1.4. Механизмы и модели формирования конвертированных n-слоев 53
1.1.5. Термический отжиг радиационных донорных дефектов и активация примеси 72
1.2. Ионно-лучевое травление и плазменные обработки p-CdxHg1-xTe 83
1.2.1. Свойства конвертированных n-слоев 83
1.2.2. Механизмы формирования n-слоев
1.3. Лазерное облучение кристаллов CdxHg1-xTe 99
1.4. Заключение, постановка задачи 103
Глава 2. Методы исследования 108
2.1. Объекты исследования и их подготовка 108
2.2. Гальваномагнитные методы
2.2.1. Метод дифференциального эффекта Холла 111
2.2.2. Метод определения параметров электронов, легких и тяжелых дырок в p-CdxHg1-xTe 114
2.2.3. Методы дифференциального магнитосопротивления и “спектра подвижности 122
2.3. Структурные и оптические методы 130
2.3.1. Резерфордовское обратное рассеяние 130
2.3.2. Исследование пространственного распределения структурных нарушений методом оптического отражения 132
Выводы по главе 2 134
Глава 3. Ионная имплантация в объемные кристаллы и гетероэпитаксиальные структуры CdxHg1-xTe p-типа 135
3.1. Пространственное распределение имплантированной примеси (B, N, As) 136
3.2. Электрофизические свойства ионно-имплантированного n-слоя 1 3.2.1. Влияние дозы и массы ионов 140
3.2.2. Влияние энергии ионов B+ и Xe+ 148
з
3.2.3. Влияние плотности тока ионов B+ 152
3.2.4. Влияние состава верхнего варизонного слоя МЛЭ гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe 154
3.3. Особенности формирования конвертированных n-слоев при накоплении радиационных дефектов в процессе ионной имплантации р-CdxHg1-xTe 157
3.3.1. Влияние дозы и массы ионов на пространственное распределение донорных дефектов и структурных нарушений 158
3.3.1.1. Имплантация в объемные кристаллы CdxHg1-xTe 160
3.3.1.2. Имплантация в МЛЭ гетероэпитаксиальные структуры CdxHg1-xTe 178
3.3.2. Влияние энергии ионов B+ и Xe+ на пространственное
распределение донорных дефектов в р-CdxHg1-xTe 192
3.3.2.1. Имплантация ионов В+ и Xe+ в объемные кристаллы р-CdxHg1-xTe 193
3.3.2.2. Имплантация ионов В+ в МЛЭ гетероэпитаксиальные структуры CdxHg1-xTe 2 3.3.3. Влияние состава поверхности на формирование n+-n--p переходов в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 206
3.3.4. Влияние плотности тока ионов B+ на пространственное распределение донорных дефектов в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 212
3.3.5. Модель радиационного дефектообразования при ионной имплантации в МЛЭ гетероэпитаксиальные структуры CdxHg1-xTe
3.3.5.1. Модель радиационного дефектообразования в приповерхностном ионно-имплантированном слое 216
3.3.5.2. Влияние варизонного слоя на процессы радиационного дефектообразования в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 221
3.3.5.3. Модель формирования n+-n--p структуры при имплантации легких ионов 229
Выводы по главе 3 230
Глава 4. Термические отжиги радиационных дефектов и электрическая активация примеси 235
4.1. Капсулирование поверхности CdxHg1-xTe p-типа диэлектриками 237
4.1.1. Конверсия p-CdxHg1-xTe при отжиге под анодным окислом 244
4.1.2. Маскирующие свойства анодного окисла, выращенного на 249
МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 249
4.2. Отжиг структурных нарушений и электрически активных радиационных дефектов донорного типа 252
4.3. Экспериментальное подтверждение модели формирования n+-n--p структуры за счет диффузии ртути 260
4.4. Роль температуры имплантации ионов B+ на процесс формирования n+-n--p структуры 265
4.4.1. Ионная имплантация при повышенной температуре 266
4.4.2. Низкотемпературная ионная имплантация 269
4.5. Низкотемпературная электрическая активация внедренной примеси 273
4.5.1. Активация бора в объемных кристаллах р-CdxHg1-xTe 274
4.5.2. Активация бора и азота в гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 283
Выводы по главе 4 291
Глава 5. Ионно-лучевое травление и плазменная обработка кристаллов и гетероэпитаксиальных структур КРТ 296
5.1. Особенности формирования n+-n--p структур при ионно-лучевом травлении кристаллов CdxHg1-xTe различного состава 297
5.1.1. Потери энергии ионов Ar+ в Cd0,22Hg0,78Te 297
5.1.2. Расчет температуры Cd0,22Hg0,78Te при ИЛТ 299
5.1.2. Формирование глубококомпенсированных слоев 303
5.2. Влияние состава варизонного слоя на формирование n+-n--p структур при ионно-лучевом травлении МЛЭ гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe 308
5.3. Формирования n+-n--p и n+-n--n- --p структур при обработке в плазме водорода и аргона 313
5.4. Экспериментальное доказательство влияния дефектов-стоков на процессы формирования n+-n--p структуры при имплантации ионов бора 318
Выводы по главе 5 323
Глава 6. Лазерная оптическая стойкость гетероэпитаксиальных структур и имплантированных слоев CdxHg1-xTe 327
6.1. Нелинейное поглощение мощного импульсного длинноволнового ИК-излучения в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 328
6.2. Модельное представление пропускания мощного импульсного лазерного ИК излучения в области фундаментального поглощения 3 6.2.1. Математическая модель тепловых процессов в CdxHg1-xTe в поле лазерного излучения 334
6.2.2. Расчет тепловых полей в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe при импульсном лазерном облучении 337
6.3. Электрофизические свойства облученных YAG/Nd3+- и DF-лазером гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe 341
6.3.1 Методика эксперимента и режимы лазерного облучения 341 6.3.2. Облучение исходных гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe 343
6.3.3. Облучение имплантированного бором ГЭС КРТ МЛЭ 351
6.4. Влияние мощного импульсного ИК-излучения на свойства поверхности
гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe 353
6.4.1. Плавление, рекристаллизация и испарение, изменение
спектров пропускания и отражения 354
6.4.1.1. Облучение YAG/Nd3+-лазером 354
6.4.1.2. Облучение DF-лазером 361
6.4.2. Формирование поверхностных периодических структур 363
Выводы по главе 6 366
Глава 7. Применение ионной имплантации для создания линейчатых и матричных фоопримников на основе гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe p-типа 371
7.1. Влияние режимов ионной имплантации бора и площади n-p перехода на параметры фотодиодов 374
7.1.1. Темновые ВАХ фотодиодов с n+-р и n+-n--p переходами 374
7.1.2. Фотодиоды с разной площадью n+-n--p переходов 377
7.1.3. Фотодиоды на МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe с разным составом поверхности 382
7.1.4. Мезафотодиоды на активированных в МЛЭ гетероэпитаксиальных структурах CdxHg1-xTe имплантированных атомов бора 383
7.2. Термическая и временная стабильность n-слоев и n-p переходов сформированных ионной имплантацией бора 385
7.2.1. Временная стабильность n-слоев 386
7.2.2. Термическая и временная стабильность планарных фотодиодов
3 7.3. Оптимизация технологии формирования матричных ИК-фотоприемников методом ионной имплантации бора 396
7.4. Линейчатые 2884 и матричные 128128 фотоприемные модули, созданные на основе МЛЭ гетероэпитаксиальных структур CdxHg1-xTe методом ионной имплантации бора 401
7.5. Сдвиг длинноволновой границей фоточувствительности фотодиодов на основе КРТ р-типа с n+-n--p переходами 406
Выводы по главе 7 409
Заключение 412
Список сокращений и условных обозначений 433
Литература
