Полупроводниковый материал на основе германия Советский патент 1978 года по МПК B01J17/00 

I

Изобретение относится к области металлургии полупроводников и может использоваться при получении легированног германия, применяемого для изготовлени полупроводниковых приборов, работающих в условиях высокого уровня радиации.

Известен полупроводниковый материал на основе германия электронного типа проводимости с примесными добавками элементов А группы l| .

о Однако полупроводниковый материал на основе германия с примесными добавками элементов 5 - группы оказьгеают- ся по своим электрическим параметрам неустойчивым к воздействию ядерных нэлз ений. Неустойчивость проявляется в уменьшении концентрации свободньх носителей заряда и характеризуется величиной скорости их уменьшения.

Введение примесного элемента И А группы дополнительно к элементу у А группы увеличивает устойчивость германия к воздействию гамма-лучей.

Известен полупроводниковый материал на основе германия электронного типа

проводимости, содержащий примесную добавку элемента У А группы с концентрацией большей IlO ат, % и примесную добавку элемента И А группы с концентрацией меньшей 1«10- ат. % 27. 5 Облучение такого материала на гаммаустановке Со с мощностью дозы 5ОО Р/с показывает, что скорость уменьшения электронов проводимости составляет 2,4. О см . Германий с ука0 занным содержанием примесных добавок элементов у А и П А групп, является неустойчивым к воздействию гамма-лучей при работе в условиях высокого уровня радиации.

5С целью повышения устойчивости к

воздействию гамма-лучей, предложен материал на основе германия, содержащий добавку элементов У А группы в количестве - 410 ат. % и элемента П А группы в количестве 1.1О - 4104 ат. %.

Пример 1. На установке Редмет-4 в расплав германия весом ЮООг вводят 1,ОО г висмута и 0,5 г бария.

Вирашивание осуществляют по способу Чохральскосо, в атмосфере спектрально чистого гелия со скоростью 1,5 мм/мин. Тигель вращают со скоростью Ю об/мин. а затравку - 7О об/мин. Измерение элек рических параметров показывает, что полученный монокристалл германия имеет электронный тип проводимости, с концентрацией доноров 1,1-1О ат. %. Химико-спектральный анализ показывает наличие в данном монокристалле германия примеси бария в концентрации (2-4)1О ат, %. Плотность дислокаций в полученном материале составляет (3-6)10 см2 , малоугловые границы не обнаружены.

Далее из полученного монокристалла германия были изготовлены образцы размером 2x2x12 мм и подвергнуты гаммаоблучению при температуре 283 К на гамма-установке С о с мощностью дозы 500 Р/с, Электрические измерения облученных образцов показывают, что максимальная скорость уменьшения концентрации электронов проводимости сое- тавляет 81О см ,

Пример 2. Аналогично способу, описанному в примере 1, из расплава германия с примесными добавками фосфора и кальция выращивают монокристалл электронного типа проводимости с концентрацией доноров 5,61О ° ат, % и концентрацией кальция (1-2)10 ат, %,

При тех же условиях гамма-облучения как в примере 1, максимальная скорость уменьшения концентрации электронов проводимости составляет 9.10 см ,

Пример 3, Аналогично способу, описанному в примере 1, из расплава гер мания с добавками висмута и бария вь ращивают монокристалл электронного типа проводимости с концентрацией доноров ат, % и концентрацией бария большей 4«1О ат, %, Такое увеличение

концентрации бария в монокристалле германия приводит к резкому ухудшению структуры полученного полупроводниковго материала, что затрудняет его использование в полупроводниковых приборах.

Таким образом, из приведенньтх примеров следует, что при одинаковых условиях облучения устойчивость германия к воздействию гамма-лучей с указаннь-м содержанием :1римесных добавок элементов V А и и А групп в 2-3 раза ,

Более высокая устойчивость к воздействию гамма-лучей позволяет создавать на основе данного материала полупроводниковые приборы, работающие в условиях высокого уровня ррдиации.

Формула изобретения

Полупроводниковый материал на основ германия с добавкой примесей элементов Y А и П А групп Периодической системы для работы в условиях высокого уровня рапиацни, отличающийс я тем, что, с целью повышения устойчивости к воздействию гамма-лучей, он содержит добавку примесей в количестве, ат. %:

F А

Элемент

1. - Ф10группыЭлемент П ,-4

1.10 - 4Югруппы Германий Остальное Источники информации, принятьте во внимание при экспертизе:

1,Родео Р, Г, Несовершенства и активные центры в полупроводниках, М,, 1968, Металлургия, с, 263,

2,Вторая концентрация по физикохимическим основньчи легирования полупроводниковых материалов. Тезисы докладов, М,, 1972,. с, 26-27,