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高剂量As离子注入对高阻Si电学特性的影响

朱贺 张兵坡 王淼 胡古今 戴宁 吴惠桢

高剂量As离子注入对高阻Si电学特性的影响

朱贺, 张兵坡, 王淼, 胡古今, 戴宁, 吴惠桢
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  • 为了实现低电阻率厚度为纳米级的红外探测器电极材料,通过离子注入的方法将高浓度的As掺入高阻单晶硅,并经过快速退火处理,获得了厚度 ~ 200 nm、电阻率为10-4Ω·cm的Si:As电极层. 原子力显微镜测试结果表明,离子注入的样品表面依然较平整,表面均方根粗糙度仅为0.5 nm. 使用聚焦离子束设备(FIB)制备高分辨透射电镜(HRTEM)样品,高浓度的As掺入虽然会损伤Si晶格、引入大量的缺陷,但是HRTEM观察表明合适的退火工艺能够使得完整晶格得到恢复,而且霍尔效应和扩展电阻的测量分析表明,用离子注入方法制备的Si:As层载流子浓度达到2.5×1020 cm-3、电子迁移率高于40 cm2/V·s,具有优异的电学性能,适合用作各种Si基光电器件的背电极.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61290305和11374259)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-14
  • 修回日期:  2014-03-12
  • 刊出日期:  2014-07-05

高剂量As离子注入对高阻Si电学特性的影响

  • 1. 浙江大学物理系和硅材料国家重点实验室, 杭州 310027;
  • 2. 中国科学院上海技术物理研究所, 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61290305和11374259)资助的课题.

摘要: 为了实现低电阻率厚度为纳米级的红外探测器电极材料,通过离子注入的方法将高浓度的As掺入高阻单晶硅,并经过快速退火处理,获得了厚度 ~ 200 nm、电阻率为10-4Ω·cm的Si:As电极层. 原子力显微镜测试结果表明,离子注入的样品表面依然较平整,表面均方根粗糙度仅为0.5 nm. 使用聚焦离子束设备(FIB)制备高分辨透射电镜(HRTEM)样品,高浓度的As掺入虽然会损伤Si晶格、引入大量的缺陷,但是HRTEM观察表明合适的退火工艺能够使得完整晶格得到恢复,而且霍尔效应和扩展电阻的测量分析表明,用离子注入方法制备的Si:As层载流子浓度达到2.5×1020 cm-3、电子迁移率高于40 cm2/V·s,具有优异的电学性能,适合用作各种Si基光电器件的背电极.

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