Среди процессов взаимодействия излучения с полупроводниками особую роль играют те, при которых возникают дефекты кристаллической решетки — вакансии, атомы основного вещества, расположенные вне узлов, а также более сложные дефекты. Появление таких дефектов существенно изменяет основные физические свойства полупроводников; вследствие их высокой чувствительности к введению дефектов изменения происходят уже при небольших дозах облучения и сохраняются обычно на длительное время после прекращения облучения. Поэтому обсуждаемая проблема представляет интерес для широкого круга людей, использующих или исследующих полупроводник»! и полупроводниковые приборы, особенно в атомной технике, в космических исследованиях, при использовании радиации в исследовательских или технологических целях, при лазерном облучении и т, п. В связи с быстрым прогрессом в указанных областях круг вопросов, входящих в рассматриваемую проблему, непрерывно растет. Увеличивается также число монографий и обзоров, посвященных различным аспектам радиационных исследований полупроводников. Однако большая часть из них охватывает относительно узкий круг вопросов и рассчитана на читателя, хорошо знакомого как с физикой полупроводников, так и с основными представлениями о ядерных излучениях. Кроме того, за годы, прошедшие после выхода последних изданий [27, 30, 75, 76, 215], в радиационной физике появилось много новых важных результатов.
Мы хотели в рамках одной книги изложить основные представления радиационной физики полупроводников ab ovo; начать с описания характеристик ядерного излучения и дефектов кристалла как независимых объектов еще до их взаимодействия и проследить последовательно за процессом взаимодействия от момента вхождения излучения в кристалл вплоть до окончательных последствий облучения. Мы стремились сделать это описание на уровне, доступном для людей, не считающих себя специалистами в радиационной физике полупроводников, однако довести изложение до нерешенных, дискуссионных вопросов, представляющих интерес для специалистов.
Для наилучшего доступного для нас решения этих задач мы в процессе написания книги обратились за помощью к некоторому воображаемому «пробному» читателю, в качестве которого попеременно выступали (не зная этого) многие наши уважаемые коллеги. Хотя каждый из них в отдельности был исключительно доброжелательным и благосклонным критиком, сборный «пробный читатель» оказался на редкость взыскательной и, признаться, несколько капризной личностью. Иногда он представал рафинированным теоретиком, морщившимся при виде парных потенциалов и тщетно искавшим многочастичные корреляционные функции, чтобы здесь же превратиться в торопливого администратора, с возмущением откладывающего книгу потому, что в ней не приведена доза нейтронов, выводящая из строя срочно заинтересовавший его материал А2оВ3о-.. arctg1977. He будем останавливаться на описании других нюансов в поведении «пробного читателя». Насколько хорошо нам удалось с ним справиться, мы надеемся выяснить из откликов
читателей после выхода книги в свет. Таким образом, монография не претендует на математическую строгость и полноту изложения, а также на освещение приоритетных вопросов, и не является справочным изданием. Работа в основном содержит качественное или полуколичественное описание основных представлений радиационной физики полупроводников, необходимое для того, чтобы понимать природу и механизмы радиационно-стимулированных процессов в полупроводниках и применять их при решении различных задач физики и техники полупроводников. Мы надеемся, что книга будет полезной для исследователей в области физики полупроводников и инженеров, сталкивающихся с необходимостью учета радиационных воздействий, для специалистов смежных отраслей знаний, желающих познакомиться с новым направлением современной физики полупроводников, а также для специалистов в области радиационной физики полупроводников, получающих еще одну возможность сопоставить свою точку зрения на актуальные проблемы этой отрасли исследований с изложенной в книге на основании работ других авторов, вместе с обширным полем для критических замечаний. Читатели каждой из этих категорий найдут в книге разделы, представляющие для них
основной интерес.
Число опубликованных работ по всему затронутому здесь кругу вопросов, по нашей оценке, имеет величину порядка 104. Одно лишь их библиографическое описание потребовало бы объема большего, чем эта книга. Поэтому мы не могли использовать непосредственно в тексте работы многих авторов, несомненно внесших значительный вклад в радиационную физику полупроводников. Везде, где было можно, мы ссылались на обзоры и монографии, а не на первоисточники. Фактически, будучи использованы в цитируемых здесь работах, эти невидимые в библиографических ссылках источники широко использованы нами, имыприно-. сим извинения авторам, не процитированным в самой книге. Разумеется, при столь большом числе имеющихся и в значительной степени перекрывающихся по содержанию работ сделанный выбор источников является в значительной степени субъективным. Мы широко использовали в книге работы советских исследователей, отражающие высокий уровень развития радиационной физики в нашей стране, труды известных школ по радиационной физике (Телавской 1965 г. [144] и Тбилисской 1973 г. [121]), проведенных под руководством акад. Э. Л. Андрони-кашвили, а также труды Международных конференций по радиационным эффектам в полупроводниках, в частности, проведенных в Токио (1966 г.), Санта Фе (1967 г.), Олбани (1970 г.), Рединге (1972 г.), Фрайбурге (1974 г.) и Дубровнике (1976 г.). В написании книги приняли участие И. Р. Ентинзон (§ 5—6 гл. IV), Б. Л. Оксенгендлер (§2—4 гл. VI), И. Л. Романенко (§5 гл. V), Г. Е. Чайка (§2 гл. XI), Е. И. Этингоф (§ 1—4 гл. IX), И. И. Ясковец (§ 3—5 гл. X), которым приносим глубокую благодарность. Мы признательны Г. Н. Ерицяну, А, В. Конд-рачуку, Н. В. Кухтареву, А. К. Семенюку, И. И. Ясковцу, совместно с которыми получен ряд результатов, использованных в книге. Благодарим В. С. Вавилова, Н. А. Витовского, И. К. Витола, Ю. X. Калниня, А. Е. Кива, Р. Ф. Коноплеву, Т.' В.'Машовец, С. И. Пекара, С. М. Рывкина, Л. С. Смирнова, Дж. Уоткинса, Н. А. Ухина за плодотворные дискуссии по ряду конкретных вопросов, затронутых в книге. Однако отбор материала и изложение некоторых дискуссионных вопросов отражают точку зрения авторов, не всегда совпадающую с точкой зрения тех, кого мы благодарим за обсуждение.
Обозначения, принятые в книге, не являются едиными, поэтому их смысл
-------„ „ „я-жлом оазделе.
Авторы
иоозначенип, х.р.......
зачитается в каждом разделе
ОГЛАВЛЕНИЕ
i
Предисловие ............................. $
Введение ............................ 5-
* Развитие радиационных исследований и радиационной физики полупроводников................................ 5-
Глава I
Ядерные излучения.......................... 13
: § 1. Характеристики ядерных излучений................ 13
: § 2. Источники ядерных излучений.................. 191
¦ Глава 11
Электронные и атомные возбуждения в полупроводниках ........ 29*
: § 1. Элементарные возбуждения (квазичастицы) в кристаллах ..... 29-
, § 2. Равновесная статистика квазичастиц.............. 58
I § 3. Методы описания неравновесных процессов........... . 65
Г л а в а III
. Основные представления о взаимодействии ядерного излучения с веществом 73-
vi § 1. Сечения и потенциалы взаимодействия............... 74
j § 2. Упругое рассеяние быстрых частиц на атоме........... 85-
| § 3. Неупругое рассеяние быстрых частиц на атоме.......... 98
i § 4. Распределение первичных соударений вдоль трека и потери энергии
1 проходящих частиц ....................... 100'
; § 5. Элементарные акты взаимодействия гамма-квантов с атомами .... 112
, § 6. Ядерные реакции ........................ 115-
: Глава IV
Передача энергии ядерного излучения атомам облучаемой среды .... 118-
I § 1. Каскады атомных смещений ................• . . . 118-
j § 2. Передача энергии атомам полупроводников при прохождении высоко-
:! энергетических нуклонов и ионов................. 128
; § 3. Поле фотонов в веществе, облучаемом гамма-квантами....... 133
: § 4. Передача энергии быстрых электронов атомам кристалла ..... 140
L *u a a a v
Релаксация возбуждений в кристалле. Механизмы образования первичных радиационных дефектов........................148
§ 1. Тепловое образование дефекта Френкеля ............. 150
'¦§ 2. Образование дефекта Френкеля при упругом ударе атома кристалла 153 § 3. Образование дефектов решетки при возбуждении электронной подсистемы .............................. 158
§ 4. Вероятность образования дефектов при возбуждении электронной подсистемы ............................ 168
§ 5. Образование дефектов в кристаллах под действием лазерного облучения .............................. 179
Глава VI
Диффузия точечных дефектов.....................185
§ 1. Основные представления о диффузии точечных дефектов в кристалле 185
§ 2. Радиационно-стимулированная диффузия ............. 193
•§ 3. Высокая подвижность первичных радиационных дефектов..... 198
§ 4. Механизмы ускорения диффузии возбуждением электронной подсистемы .............................. 207
Глава VII
Реакции между точечными дефектами в полупроводниках........212
§ 1. Образование вторичных радиационных дефектов .........212
| 2. Квазихимическое описание реакций между точечными дефектами . . 217 § 3. Кинетика и вероятности реакций, лимитируемых диффузией .... 225
Глава VIII
Эволюция кластеров радиационных дефектов, обусловленная их тепловым
движением..............................236
§ 1. Постановка задачи ....................... 236
§ 2. Рекомбинация V, I в кластерах радиационных дефектов...... 240
-§ 3. Кинетика образования и параметры кластера вторичных радиационных дефектов .......................... 243
§ 4. Эволюция треков первичных радиационных дефектов при тепловой
диффузии V, I.......................... 247
Глава IX
Ориентационные эффекты в монокристаллах ..............256
§ 1. Элементарные процессы физики ориентационных эффектов..... 257
§ 2. Макроскопическое каналирование ................ 264
§ 3. Экспериментальное исследование каналирования ......... 269
-§ 4. Использование эффекта каналирования для исследования полупроводников ............................ 272
Глава X
Радиационная физика пространственно-неоднородных систем......275
'§ 1. Влияние радиации на полупроводники с неоднородным распределением
примеси ............................ 276
§ 2. Электрические свойства полупроводников со слоистым распределением
примеси ............................ 281
§ 3. Свойства полупроводников с кластерами дефектов ........288
§ 4. Теория подвижности носителей тока, эффекта Холла и магнитосопро-
тивления в полупроводниках с областями нарушения........295
¦§ 5. Неравновесная проводимость полупроводников с кластерами дефектов 301
Глава XI
Прикладные аспекты радиационной физики
полупроводников ...... 305
§ 1. Факторы, влияющие на результаты облучения 5л,
| г. Радиационная стойкость полупроводников .......... o?t
S о. Методы радиационной технологии................ %\z
.............. 318
Литература . . .
Цена: 150руб.
