PDF《！＂晶体的 ！＂ 气氛扩散热处理研究》

! 晶体的 ! 气氛扩散热处理研究 李万万! 孙康(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海 ###$#) ( ##% 年&

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( 日收到;

##( 年)月%日收到修改稿) 将生长得到的

01 晶体在 *+ 气氛下及不同的温度条件下进行了退火处理2 借助已建立的退火处理过 程中 *+'

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01 晶体材料电阻率及导电类型变化和扩散杂质的扩散系数之间关系的模型, 结合实验数据, 获得了 '

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4 和&

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4 下*+ 在01 晶体中的扩散系数, 并估算了其激活能2 通过使用获得的扩散系数, 研究 了在不同温度及饱和 *+ 气氛下, 退火时间对

01 晶体电阻率分布及导电类型等的变化的影响2 关键词:01,热处理,*+ 气氛,扩散系数 5,&

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, 引言*+'

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01 晶体是重要的!7 族宽禁带半导 体材料, 特别是高阻的

01 晶体在 C 射线、 # 射线核探测器等领域有着重要的应用价值 ['

―$]

2 对 于采用垂直布里奇曼法生长的

01 晶体, 由 于生长过程的熔体中的 *+ 组元蒸气压相对较高, 易挥发损失而产生一定量的 *+ 空位 D*+ , 并难以通 过控制 *+ 分压来精确补偿, 导致晶体的化学计量 比发生偏离, 从而降低了晶体的电阻率, 难以满足器 件制作的要求2 而通过将

01 晶体在 *+ 气 氛下进行扩散热处理以提高晶体电阻率等重要电学 性能是较为常用的选择2 目前有关 *+'

3 ! ./!

01 晶体 (或者 *+01 晶体) 的热处理文献报道较为丰富 [)―%] , 但是大部分文献仅仅给出了热处理参数与晶片热处 理后电学性能的定性关系, 而未对热处理过程的本 质问题进行进一步探讨, 我们曾对

01 晶体 在E/ 气氛下热处理进行了研究, 并建立了热处理过 程中 *+'

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01 晶体材料电阻率及导电类型变化 和扩散杂质的扩散系数之间关系的模型 [(]

2 由于将

01 晶体在 *+ 气氛的条件下进 行热处理同样为一扩散过程, 因此本文将借助所建 立的模型, 结合系列实验数据, 尝试推算在 '

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4 至&

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4 的温度范围内 *+ 原子在

01 晶体 中的扩散系数并详述其推算方法2 然后讨论不同温 度条件下, 热处理时间等对处在饱和 *+ 气氛下的

01 晶体热处理后的电阻率分布与导电类型 等产生影响的实质2 , 热处理过程中

01 晶体电阻 率和导电类型变化模型 晶体热处理过程中的扩散原子的 存在形式 由于

01 材料在其熔点附近, 组元 *+, ./ 的蒸气压远大于组元

01 的蒸气压, 因此在生长 态的未掺杂

01 晶体中, 由于 *+ 和./ 原子 的逃逸所形成的受主缺陷 *+ , ./ 在室温下将电离 产生空穴而增加晶体中的载流子浓度, 导致晶体电 阻率! 较低, 并通常呈现 F 型导电类型2 对该类

01 晶体在 *+G./ 气氛的条件下进行热处理 其实质为气氛中的 *+G./ 原子以一定的形式扩散进 入01 晶体内部的过程, 而该过程能够改变 晶体的电学性能是由于气氛原子扩散进入晶体内部 后能补偿上述受主缺陷的缘故2 由于

01 晶 体中 *+ 组元分压 #*+ 大于 ./ 分压 #./ '

## 倍以上, 因而生长态的

01 晶体中的缺陷主要为 *+

2 在以下模型中只讨论气氛中 *+ 原子对晶体中 第H% 卷第'

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期 ##( 年'

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