ТИПЫРАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Концентрация носителей заряда
Экспериментально показано, что концентрация основных носителей заряда изменяется в зависимости от интегрального потока облучения в широком диапазоне доз по экспоненциальному закону:
, (3.1)
где 
- концентрация электронов после облучения; 
- концентрация электронов до облучения; 
- постоянный коэффициент, связанный с начальными характеристиками материала.
Введение радиационных дефектов в кремний способствует уменьшению концентрации свободных носителей заряда (НЗ), которая по мере роста дозы облучения приближается к собственной. Из экспериментов известно, что число удаленных НЗ для небольших доз облучения пропорциональна интегральному потоку бомбардирующих частиц. Однако в общем случае скорость удаления НЗ при облучении изменяется. Поэтому целесообразно определять начальную скорость их удаления, которая зависит от ряда факторов, в частности от исходной концентрации НЗ. Существенно также влияние температуры облучения и наличие в кристалле легирующих примесей и кислорода. Экспериментами показано, что начальные скорости удаления НЗ в кремнии, облученном при 273 К электронам с энергией 4,5 МэB, выше в вырожденных кристаллах и резко уменьшаются по мере смещения уровня Ферми к середине запрещённой зоны Рис. 3.1. Результаты позволили сделать вывод о преимущественном введении при облучении мелких компенсирующих уровней.
Рисунок 3.1 – Дифференциальные поперечные сечения передачи смещенному атому кремния энергии Т от пороговой Тd до максимально возможной Тмакс(Е) при бомбардировке ионами Si+ c энергией 1 МэВ (1), протонами с энергиями 1 (2), 10 (3) и 100 МэВ (4), электронами с энергиями 1 (5), 10 (6) и 100 МэВ (7) и нейтронами с энергией 1 МэВ (8), Тd –пороговая энергия образования областей разупорядочения
Позднее, однако, было установлено, что при облучении наряду с мелкими вводятся и глубокие уровни, участвующие в компенсации кремния. Скорость удаления НЗ зависит от вида и энергии бомбардирующих частиц, температуры облучения и совершенства исследуемых кристаллов. Наиболее эффективно концентрация НЗ изменяется при высокоэнергетическом протонном облучении, затем в порядке убывания эффективности располагаются реакторные нейтроны. быстрые электроны и гамма-кванты Со60. При сравнении эффективности разных видов излучений необходимо учитывать возможность образования сложных дефектов типа разупорядоченных областей. Последние образуются в случае, если первичный смешенный атом кремния в процессе взаимодействия с налетающей частицей приобретает энергию Е>10 кэВ, что имеет место при облучении тяжелыми п быстрыми частицами, в том числе электронами с энергией выше 10 МэВ. С повышением энергии частиц скорость изменения концентрации НЗ возрастает. При нейтронном облучении скорость изменения концентрации НЗ в кремнии практически не зависит от типа легирующей примеси, при электронном же и гамма-облучении несколько зависит. Зависимость скорости удаления НЗ от исходной концентрации легирующей примеси четко обнаруживается при облучении гамма-квантами Со60 и низкоэнергетическими электронами. При облучении электронами с энергией, большей 10 МэВ, а также протонами и нейтронами зависимость от исходной концентрации менее выражена. Вероятное объяснение этому экспериментальному факту состоит в тем, что при облучении нейтронами, протонами и в меньшей степени электронами образование собственно структурных нарушений (областей разупорядочения, дивакансий и др.) преобладает над образованием ассоциаций дефектов с примесными атомами. В качестве иллюстрации на рис. 3.2 приведена зависимость — 
от исходной концентрации НЗ в кремнии при облучении нейтронами.
Обращает на себя внимание то, что с увеличением энергии электронов различие скоростей удаления НЗ в кристаллах кремния n- и р-типов с различным содержанием кислорода уменьшается. Последнее может быть объяснено возрастанием скорости введения структурных дефектов типа дивакансий и иных многовакансионных дефектных образований.
Рисунок 3.2 – Зависимость при облучении нейтронами (Е>10 кэВ, 270 К) от исходной концентрации НЗ в кремнии n- (1) и p-типов (2)
Необходимо отметить также явление конверсии типа проводимости, наблюдаемое в ряде случаев при облучении кристаллов n-типа очень большими дозами. После конверсии уровень Ферми достигает своего предельного значения и в дальнейшем смещается к середине запрещенной зоны. Конверсия типа проводимости в кристаллах с высоким содержанием кислорода происходит при дозах облучения ~ 1013 нейтрон/см2.