Проведен расчет распределений радиусов и расстояний между ядрами субкластеров радиационных дефектов в Si, GaAs и GaN. Обсуждаются особенности транспорта горячих носителей заряда в облученных нейтронами материалах. Впервые рассчитан всплеск скорости электронов в Si, GaAs, InGaAs и GaN до и после радиационного воздействия и проведено сравнение силы проявления указанного эффекта в различных полупроводниковых материалах. DOI: 10.21883/FTP.2017.11.45096.10 ВведениеОсновы теоретических представлений о процессе воз-никновения радиационных дефектов в материалах хо-рошо изучены и изложены в ряде монографий (напри-мер, [1]). Исходным положением теории радиационных нарушений в твердом теле является предположение об образовании первичных дефектов типа пары Френкеля в результате столкновения ионизирующей частицы с ато-мом вещества. Считается, что атом всегда смещается из своего положения равновесия, если приобретаемая им энергия при рассеянии частиц больше пороговой энер-гии, которая лежит в пределах десятков электронвольт. Учитывая, что средняя энергия мгновенных нейтронов спектра деления составляет около 1 МэВ, а максималь-ная передаваемая атому энергия лежит в пределах сотен кэВ, то первичный атом отдачи способен создать целый каскад смещений атомов, несмотря на то что вероятность передачи большого количества энергии вто-ричному атому от первичного относительно невелика.Количество первичных точечных дефектов, образую-щихся вдоль траектории движения атома отдачи, прямо пропорционально величине его линейных потерь энер-гии. Так как указанная величина возрастает на излете траектории, основное дефектообразование происходит в конце пути смещенного атома. Таким образом, струк-тура каскада смещений подобна виноградной грозди, причем в роли ягод выступают скопления радиационных дефектов.Свободные носители заряда захватываются на глу-бокие уровни дефектов, в результате чего образуется потенциальный барьер для основных и потенциальная яма для неосновных носителей заряда, а само скопление дефектов " обрастает" областью пространственного заря-да (ОПЗ), аналогично n−i−n-или p−i−p-структурам.ОПЗ близко расположенных скоплений радиационных дефектов смыкаются, образуя единый барьер для основ-ных носителей заряда с энергией порядка 1.5k B T (здесь k B -постоянная Больцмана, T -температура кристал-лической решетки полупроводника) -кластер радиаци-онных дефектов (КРД). Для основных носителей заряда, движущихся с энергией существенно больше 1.5k B T (но меньшей высоты барьера), кластер распадается на отдельные субкластеры радиационных дефектов (СКРД), между которыми возможно прохождение горячих элек-тронов и дырок [2].Функции распределений параметров КРД и СКРД -размеры ядер и расстояние между ними -определя-ются как энергетическим спектром нейтронного потока, так и самим облучаемым материалом. Можно выделить следующие предельные ситуации: плотный КРД -рас-стояния между СКРД таковы, что он является непро-зрачным для основных носителей заряда с энергиями, меньшими высоты барьера, и рыхлый КРД -расстоя-ния между СКРД таковы, что он являетс...

Проведен расчет протекания носителей заряда в структуре биполярного транзистора на основе GaAs с тонкой базой при возникновении в его рабочей области одиночного кластера радиационных дефектов. Показано, что место зарождения кластера радиационных дефектов существенным образом влияет на степень деградации коэффициента усиления биполярного транзистора. Получена вероятностная оценка радиационно-индуцированного прокола базы в зависимости от ее толщины и флюенса нейтронов. DOI: 10.21883/FTP.2017.11.45103.17 ВведениеПри упругом рассеянии быстрых нейтронов на атомах вещества последним передается энергия, значительно превосходящая энергию связи атомов в твердом теле. Энергии первично выбитых атомов обычно достаточ-но для выбивания из узлов кристаллической решетки следующих атомов, в результате чего образуется раз-ветвленный каскад смещенных атомов. В дальнейшем в процессе диффузии возникшие элементарные точечные дефекты -вакансии и межузельные атомы -либо ре-комбинируют, либо образуют устойчивые скопления -кластеры радиационных дефектов. Общепринятая теория образования каскадов смещений под действием проника-ющих излучений приведена в работе [1], которая в свою очередь основана на большом теоретическом и экспери-ментальном материале, изложенном в обзорах [2-4].В работе [5] на примере Si показано, что локальная концентрация дефектов в области кластера может до-стигать 10 20 см −3 , что на несколько порядков превосхо-дит как концентрацию атомов примеси даже в сильно легированных областях полупроводниковых приборов, так и максимальную концентрацию точечных дефектов при облучении полупроводников потоками электронов высоких энергий и γ-квантов. Очевидные отличия в структуре повреждений облученных полупроводников неизбежно отражаются на их электрофизических харак-теристиках, что подтверждается экспериментально [6] на основе данных измерений методами нестационарной токовой и емкостной спектроскопии глубоких уровней, холловских характеристик и т. д. В частности, захват основных носителей заряда на глубокие уровни кластера радиационных дефектов приводит к образованию потен-циального барьера для основных носителей заряда и потенциальной ямы для неосновных носителей заряда, что обусловливает снижение темпа захвата первых и увеличение темпа захвата последних [7]. В итоге струк-турные повреждения материалов приводят к деградации рабочих характеристик полупроводниковых приборов, например коэффициента усиления транзистора.В отличие от полевых транзисторов, в которых пе-реносом неосновных носителей заряда обычно можно пренебречь, в биполярных транзисторных структурах электрический ток формируют оба типа носителей заря-да. При этом носители заряда, являющиеся основными в эмиттере (например, электроны в n−p−n-транзисторе), при переходе в базу становятся неосновными и вновь становятся основными в коллекторе.Большинство работ, посвященных анализу деградации характеристик полупроводниковых приборов при ней-тронном воздействии, выполнено в приближении рав-номерного распределения кластеров радиационных де-фектов в рабочей области, что спра...