8.2.4. Исследование полупроводников методом пас

Проблема дефектообразования и влияния дефектов на физико-химические свойства материалов уже много лет является одной из центральных в физике твердого тела, так как дефекты в сильной степени влияют на важнейшие эксплуатационные характеристики полупроводников и металлов [43]. Использование метода угловых распределений аннигиляционных фотонов для изучения парамет­ров аннигиляции позитронов в веществе позволяет выявлять изме­нения электронного строения среды и импульсного распределения электронов при возникновении дефектов [43].

Как уже говорилось, спектр УРАФ определяется плотностью импульсного распределения электронов исследуемой среды. Сле­довательно, появление дефектов в матрице кристалла (примеси, пары Френкеля и т.п.), влияющих на импульсное распределение электронов, приведет к изменению спектров УРАФ, что и фикси­руется в эксперименте.

Исследовались возможности позитронной диагностики при изу­чении методом УРАФ радиационных нарушений в монокристалли­ческом кварце, облученном протонами. Одновременно измерялась величина акустического поглощения, что дало возможность более точно идентифицировать тип дефектов. Образцы облучались про­тонами с энергией 24 МэВ при дозе облучения от 1,410¹³ до 2,710¹⁵ см^-2. Показано, что метод УРАФ слабо "чувствует" крупные дефекты (дислокации, структурные нарушения), в то время как акустическое поглощение подобных дефектов с ростом концентра­ции существенно увеличивается. С другой стороны, в образцах природного кварца с большим содержанием примесных атомов, находящихся в узлах решетки (примесные атомы замещения), аку­стическое поглощение невелико, а метод УРАФ определяет эти кристаллы как несовершенные. Сделан вывод, что высокая чувст­вительность метода УРАФ реализуется в основном на точечных дефектах (примесные атомы, первичные радиационные дефекты и т.п.), а метод акустического поглощения дает интегральную оценку наличия более широкого круга дефектов, слабо реагируя на при­месные атомы замещения.

Для получения информации об энергии связи дефектов прово­дился изохронный вакуумный отжиг облученных образцов при температурах до 600 С ступенями с шагом 100 С. После отжига измерялось акустическое поглощение и вероятность образования позитрония.

Применение позитронной диагностики представляет интерес в качестве неразрушающего метода контроля уровня дефектности кристаллов [64]. Дальнейшее усовершенствование аппаратуры для измерения параметров аннигиляции даст возможность более полно реализовать высокую чувствительность метода вплоть до количе­ственных оценок концентрации дефектов.