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Eigensehaften der Dotierungsniveaus von Mangan und Vanadium in Silizium

1981; Wiley; Volume: 64; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210640219

1521-396X

Heinz U. Lemke,

Electron and X-Ray Spectroscopy Techniques

Die Energieniveaus und Wirkungsquerschnitte der Übergangsmetalle Mangan und Vanadium werden mit den Methoden DLTS und TSCa untersucht. Die zweiten Ionisationsstufen Mn++, V++ werden als Donatorniveaus in der unteren Hälfte der verbotenen Zone bei Ev + 0,27 eV (Mn) und Ev + 0,31 eV (V) nachgewiesen. Die Einfangkoeffizienten für Löcher der repulsiven Zentren sind klein (≈ 10−12 cm3 s−l (Mn), ≈ 103 s−1 (V) bei T = 90 K) und zeigen eine starke Temperaturabhängigkeit (etwa zwei Größenordnungen für 90 < T < 300 K). Für die ersten Ionisationsstufen werden Energieniveaus bei Ec–0,42 eV (Mn) und Ec–0,43 eV (V) und Einfangkoeffizienten von etwa 10−9 cm3 s−1 (T = 90 K) ermittelt. In p-Kristallen wird eine Paarung zwischen Mangan und Bor beobachtet. Das Energieniveau der Paare (Mn++B−) ist ein Donator bei etwa Ec–0,55 eV mit einem sehr kleinen Löchereinfangkoeffizienten r ≈ cm3 s−1 (T = = 90 K). In Vanadium-dotiertem Silizium wird ein Akzeptorniveau bei Ec – 0,18 eV mit r = 2 × 10−9 cm3 s−1 (T = 90 K) nachgewiesen. Dieses Niveau wird möglicherweise durch substi-tuiertes Vanadium verursacht. The energy levels and cross sections of the transition elements manganese and vanadium are measured by DLTS-and TSCa-techniques. The second ionisation states Mn++, V++ are detected by their donor levels in the lower half of the gap at Ev + 0,27 eV (Mn) and Ev + 0,31 eV (V). The capture coefficients for holes of the repulsive centres are small (≈ 10−12 cm3 s−1 (Mn), ≈ 10−13 cm3 s−1 (V) at T = 90 K) and have a high temperature dependence (about two orders in magnitude for 90 < T < 300 K). The first ionisation states are found at Ec–0,42 eV (Mn) and Ec–0,43 eV (V), with capture coefficients for holes of about 10−9 cm3 s−1 (T = 90 K). For p-type crystals pairing between manganese and boron is observed. The energy level of the pair (Mn++ B−) is a donor at about Ec–0.55 eV with a very small capture coefficient r = 10−14 cm3 s−1 (T = 90 K). For vanadium doped silicon an acceptor level at Ec–0.18 eV with r = 2 × 10−9 cm3 s−1 (T = 90 K) is detected. This level is possibly caused by substitutional vanadium.