Влияние методов выращивания и легирования на радиационную стойкость n-Si, облучённого быстрыми нейтронами реактора

Abstract

Образцы n-Si, выращенные методом бестигельной зонной плавки в вакууме (FZ), в атмосфере аргона (Ar) и нейтронно-легированные (NTD), исследованы до и после облучения быстрыми нейтронами реактора при комнатной температуре. Эффективная концентрация носителей в облучённом кремнии рассчитывалась в модельном приближении Госсика с учётом перезарядки дефектов как в проводящей матрице n-Si, так и в областях пространственного заряда кластеров. Повышенной радиационной стойкостью обладает n-Si (NTD). Скорость введения дивакансий в проводящую матрицу этого кремния в ~5 раз ниже, чем в n-Si (FZ) и в ~2 раза ниже, чем в n-Si (Ar). Наличие атомов кислорода, аргона и А-типа дефектов (дислокационные петли межузельного типа) в основном повышает радиационную стойкость n-Si.

Зразки n-Si, вирощені методами безтигельної зонної плавки у вакуумі (FZ), в атмосфері аргону (Ar) та нейтронно- леговані (NTD), досліджені до та після опромінення швидкими нейтронами реактора при кімнатній температурі. Ефективна концентрація носіїв у опроміненному кремнії розраховувалася в модельному наближенні Госсіка з урахуванням перезарядки дефектів як у провідній матриці n-Si, так і в областях просторового заряду кластерів. Підвищену радіаційну стійкість має n-Si (NTD). Швидкість введення дивакансій у провідну матрицю цього кремнію в ~5 разів нижче, ніж у n-Si (FZ) та в ~2 рази нижче, ніж у n-Si (Ar). Наявність атомів кисню, аргону та А-типу дефектів (дислокаційні петлі міжвузлового типу) загалом підвищує радіаційну стійкість n-Si.

Samples of n-Si, which were grown by the method of a floating-zone in vacuum (FZ), in argon atmosphere (Ar) and by transmutation doping (NTD), were investigated before and after irradiation at room temperature by various fluences of fast-pile neutrons. In irradiated silicon the effective concentration of carriers was calculated in the framework of Gossick`s model taking into account the recharging of defects both in the conducting matrix of n-Si and in the space-charge regions of defect clusters. It is shown that n-Si (NTD) has increased radiation hardness. In the conducting matrix of n-Si (NTD) the introduction rate of divacancies is five times less than in n-Si (FZ) and ~2 times less than in n-Si (Ar). In general, the presence of oxygen, argon atoms and A-type defects (the dislocation loops of interstitial type) increases the radiation hardness of n-Si.