Анотація до роботи:

Неймаш В.Б. Процеси трансформації станів домішки кисню в монокристалах кремнію при високоенергетичному опроміненні та термообробках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук по спеціальності 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут фізики НАН України, Київ, 2007.

Досліджено перебудову станів домішки кисню в структурі кристалів кремнію під впливом їх теплового та радіаційного збудження. Доведено існування в кремнії неоднорідностей просторового розподілу домішки кисню субмікронного масштабу, в яких атоми кисню під дією тепла та радіації набувають ряд додаткових колективних властивостей. Виявлено ефект терморадіаційної конденсації кисню на радіаційних дефектах при температурах, коли його дифузія незначна. Проаналізовано механізми впливу домішок Sn і Pb на термо- та радіаційно-стимульовані трансформації стану кисню в кремнії. Виявлено утворення кількох нових акцепторних і донорних станів кисню в кремнії під час опромінення при температурах повного відпалу усіх раніше відомих електрично активних радіаційних дефектів.

1. Чотирма незалежними експериментальними методами доведено існування в кристалах кремнію особливого „квазіструктурного” стану домішки кисню – неоднорідностей просторового розподілу концентрації мікронного і субмікронного масштабу. Визначені геометричні і концентраційні характеристики цього стану, а також додаткові властивості, що набувають в ньому атоми кисню. Це - магнітне упорядкування кооперативного типу, колективний вплив на розсіювання світла і носіїв заряду, зменшення енергії активації дифузії.

2. Запропонована теоретична модель формування неоднорідного розподілу кисню в мікромасштабі внаслідок анізотропії деформаційної взаємодії між атомами кисню.

3. Експериментально спростовано традиційні уявлення про провідну роль неконтрольованих стоків у розподілі первинних радіаційних дефектів у монокристалічному кремнії під опроміненням. Показано існування жорсткого балансу в розподілі радіаційних вакансій між атомами технологічних домішок. Це означає принципову можливість кількісного аналізу процесів утворення вторинних радіаційних дефектів у кремнії і прогнозування поведінки параметрів кремнієвих приладів в полях жорсткої радіації.

4. Запропоновано модель впливу індукованих киснем внутрішніх деформаційних напружень в кристалах кремнію на процеси термічно стимульованих трансформацій станів кисню. Модель дозволяє пояснити протиріччя між експериментальною і визначеною із кінетики утворення термодонорів величиною дифузії кисню (дифузійний парадокс КТД). Обґрунтовано принципово новий підхід до проблеми термостабільності кремнію – через збільшення однорідності розподілу кисню у субмікронному масштабі.

5. Показано, що головними механізмами впливу радіації на термічно стимульовані трансформації стану домішки кисню в кремнії є радіаційно прискорена дифузія атомів кисню в складі киснево-вакансійних комплексів та формування радіаційних дефектів, які є додатковими центрами преципітації кисню.

6. Розвинуто уявлення про роль деформаційної дефектно-домішкової взаємодії у радіаційному дефектоутворенні в кремнії з важкими ізовалентними домішками Sn і Pb. Запропоновано модель впливу домішок ІV-групи на формування термодонорних станів кисню через утворення метастабільного комплексу „атом кисню – атом ізовалентної домішки”

7. Встановлено, що домінуючим механізмом радіаційно індукованих трансформацій стану кисню в кремнії є формування комплексів виду V_nO_m, в котрих значення параметру n визначається типом та енергією, а m – температурою опромінення. З ростом температури стають рухливими комплекси із більшими значеннями m. Вони мігрують до захоплення на черговий атом O_і і утворення більш термостабільного комплексу V_nO_m+1. Радіаційні V і V₂ грають роль рухомого „збирача-накопичувача” в процесі конденсації атомів кисню.

8. Фізично обґрунтовані та частково доведені до практичної реалізації методи підвищення термічної та радіаційної стабільності електричних параметрів кремнію та електронних приладів на його основі шляхом:

- формування n-типу провідності за допомогою кисневих термодонорів;

- збільшення однорідності просторового розподілу домішки кисню в Si;

- легування ізовалентними домішками олова та свинцю.

Публікації автора:

1. Kraitchinskii A., Krasko M., Neimash V., Shpinar L., Tischenko V., Voytovych V., Goushcha A.O., Metzler R.A. Small angle light scattering and clasters of thermal donors in Si // J. Appl. Phys. – 2004. – V. 96. – N 12. – P. 7235–7238.

2. Неймаш В.Б., Саган Т.Р., Цмоць В.М., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. О некоторых механизмах влияния предварительной термообработки на поведение параметров кремния под облучением // ФТП. – 1991. – Т. 25. – № 11. – С. 1857–1863.

3. Кабалдин А.Н., Неймаш В.Б., Цмоць В.М., Шпинар Л.И. Механизмы влияния термодоноров на холловскую подвижность в кремнии // УФЖ. – 1995. – Т. 40. – № 10. – С. 1079 –1082.

4. Неймаш В.Б., Саган Т.Р., Цмоць В.М., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л., Штым В.С. Магнитное упорядочение кислородосодержащих термодоноров в Si // УФЖ. – 1992. – Т. 37. – № 3. – С. 437–441.

5. Кабалдин Н., Неймаш В.Б., Цмоць В.М., Шаховцов В.И., Штым В.С. Особенности поведения магнитной восприимчивости в облученном кремнии // УФЖ. – 1995. – Т. 40. – № 3. – С. 218 –221.

6. Neimash V., Puzenko O.O., Kabaldin O.M., Kraitchinskii A.M., Krasko M.M, Claeys C., Simoen E. The nature of precursors for the thermal donor formation in silicon // Solid State Phenomena. – 1999. – V. 69 –70. – P. 351–356.

7. Неймаш В.Б., Сірацький В.М., Крайчинський А.М., Пузенко О.О. Про деякі властивості термодонорів, що утворюються в кремнії при 530⁰С // УФЖ. – 1998. – Т. 43. – в. 2. – С. 219–223.

8. Неймаш В.Б., Селіщев П.О., Цмоць В.М. Властивості та можливий механізм утворення флуктуацій концентрації домішки кисню в монокристалах Сz-кремнію // НТШ. – 2002. – Т. 5. – С. 68 –75.

9. Kabaldin A.N., Neimash V.B., Pomosov Yu.V., Shakhovtsov V.I., Tsmots V.М. The influence of neutron irradiation on the generation of thermodonors and precipitation of oxygen in silicon at 650⁰C // Sov. Phys. Semicond. – 1993. – V. 27. – N. 11. – P. 1654–1658.

10. Кустов В.Е., Неймаш В.Б., Тріпачко М.О., Пузенко О.О., Красько М.М. Вплив преципітації домішки кисню при 1050⁰C на пружні напруження в кремнії // УФЖ. – 1998. – Т. 43. – в. 5. – С. 626 –629.

11. Neimash V., Sagan T.R., Tsmots V.M., Siratskii V.M., Sosnin M.G., Shakhovtsov V.I., Shindich V.L. On the Role of Uncontrolled sinks in Silicon under Irradiation // Phys. Stat. Solidi (a). – 1991. – V. 123. – P. K95–K100.

12. Неймаш В.Б., Сирацкий В.М., Соснин М.Г., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. Влияние термодоноров на радиационное дефектообразование в кремнии // ФТП. – 1989. – Т. 23. – № 2. – С. 250–252.

13. Неймаш В.Б., Крайчинский А.Н., Кабалдин А.Н., Цмоць В.М., Пузенко Е.А., Красько Н.Н. Роль микронеоднородного распределения стоков для компонентов пар Френкеля в радиационной деградации свойств монокристаллического кремния // ВАНТ. – 1998. – Т. 73–74. – С. 121 –125.

14. Неймаш В.Б., Саган Т.Р., Цмоць В.М., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. Способ получения кремниевых диодов // Авторское свидетельство Госкомизобретений № 1819064 от 11.10.1992, заявка № 4857232, приоритет изобретения 06.08.1990.

15. Заитов Ф.А., Добровинский Ю.М., Неймаш В.Б., Цмоць В.М., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. Рекомбинация в Si после термообработки и гамма-облучения // ФТП. – 1987. – Т. 21. – В. 2082–2084.

16. Неймаш В.Б., Соснин М.Г., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л., Ясковец И.И. Рекомбинация в n-кремнии при термобработке и облучении // ФТП. – 1988. – Т. 22. – в. 2. – С. 206–209.

17. Simoen E., Claeys C., Kraitchinskii A., Krasko M., Neimash V., Shpinar L. Radiations Defects and Carrier Lifetime in Tin-Doped n-Type Silicon // Solid State Phenomena. – 2002. – V. 82 –84. – P. 425–430.

18. Неймаш В.Б., Красько М.М., Крайчинський А.М. Генерація радіаційних і термічних дефектів у кремнії при „гарячому” електронному опроміненні // УФЖ. – 2002. – Т. 47. – № 1. – С. 50 –53.

19. Simoen E, Rafi J.M., Claeys C., Neimash V., Kraitchinskii A., Krasko M., Tischenko V., Voytovych V., Versluys J., Clauws P. Deep levels in high-temperature 1MeV electron-irradiated n-type Czochralsky silicon // Jap. J. Appl. Phys – 2003. –V. 42. – N 12. – P. 7184–7188.

20. Neimash V., Krasko M., Kraitchinskii A., Voytovych V., Tischenko V., Simoen E, Rafi J.M., Claeys C., Versluys J., De Gryse O., Clauws P. DLTS studies of High-Temperature Electron Irradiated Cz n-Si // Phys. St. Sol (a). – 2004. – V. 201. – N 3. –P. 509–516.

21. Емцев В.В., Далуда Ю.Н., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л., Неймаш В.Б., Антоненко Р.С., Шмальц К. Кислородосод ержащие термодоноры, образующиеся в кремнии при «горячем облучении» // ФТП. – 1990. – Т. 24. – в. 2. – С. 374–377.

22. Kraitchinskii A., Neimash V., Rogutskii. І, Shpinar L.I. Primary radiation defects in silicon. Creation, annihilation, getters // УФЖ. – 1999. – Т. 44. – B. 1-2.– С. 259 –262.

23. Neimash V., Kraitchinskii A., Krasko M., Puzenko.O., Claeys C., Simoen E, Svenson B., Kuznetsov A. Influence of tin impurities on the generation and annealing of thermal oxygen donors in czochralski silicon at 450⁰C // J. Electrochem. Soc. – 2000. – V. 147. – N 7. – P. 2727–2733.

24. Неймаш В.Б., Соснин М.Г., Туровский Б.М., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. Дефектообразование при электронном облучении p-кремния с примесью олова // ФТП. – 1982. – Т. 16. – в. 5. – С. 901–903.

25. Simoen E, Claeys C., Neimash V., Kraitchinskii A., Krasko M., Puzenko O., Blondeel A., Clauws P. Deep levels in high-energy proton-irradiated tin-doped n-type Czochralsky silicon // Appl. Phys. Lett. – 2000. – V. 76. – N 20. – P. 2838–2840.

26. Claeys C., Simoen E, Neimash V., Kraitchinskii A., Krasko M., Puzenko O., Blondeel A., Clauws P. Tin Doping of Silicon for Controlling Oxygen Precipitation and Radiation Hardness // J. Electrochem. Soc. – 2001. – V. 148 – N 12. – P. G738–G745.

27. Красько М.М., Войтович В.В., Неймаш В.Б., Крайчинський А.М. Вплив легування свинцем на утворення термічних дефектів в кремнії з підвищеним вмістом вуглецю // УФЖ. – 2004. – в. 49. – № 7. – С. 691 –694.

28. Неймаш В.Б., Войтович В.В., Крайчинський А.М., Шпінар Л.І., Красько М.М., Попов В.М., Поканевич А.П., Городиський М.І., Павловський Ю.В., Цмоць В.М., Кабалдін О.М. Вплив легування ізовалентною домішкою свинцю на параметри n-кремнію // УФЖ. – 2005. – Т. 50. – в. 5. – С. 492–496.

29. Неймаш В.Б., Войтович В.В., Красько М.М., Крайчинський А.М., Павловський Ю.В., Кабалдін О.М., Цмоць В.М. Радіаційне дефектоутворення в n-кремнії з домішками свинцю і вуглецю // УФЖ. – 2005. – в. 50. – № 11. – С. 1273–1277.

30. David M.-L., Simoen E., Claeys C., Neimash V., Krasko M., Kraitchinskii A., Voytovych V., Kabaldin O., Barbot J.F. Electrically active defects in irradiated n-type Czochralsky silicon doped with group IV impurities // J. Phys. Condens. Matter. – 2005. – V. 17. – P. 2255–2266.