ВЛИЯНИЕ γ-ОБЛУЧЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК SmS

В.В.Каминский, Л.Н.Васильев, Е.Л.Горнушкина, С.М.Соловьев, Г.А.Сосова, Н.М.Володин

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской академии наук,

194021, Санкт-Петербург, Россия

(Получена 7 июля 1994 г. Принята к печати 12 июля 1994 г.)

Исследовалось влияние γ-облучения источника ⁶⁰Со мощностью экспозици­онной дозы б • 10⁵ Р/ч в интервале доз D = 10⁶÷1.6 • 10⁸ Р на электрические параметры поликристаллических полупроводниковых пленок моносульфида са­мария. Обнаруженная высокая радиационная стабильность удельного поверх­ностного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления может являться следствием специфики электронной структуры данного соединения и вместе с тем коррелирует с некоторыми свойствами пленок, характерными для радиационно-стойких полупроводников, такими как термическая прочность, мелкодисперсность, наличие значительного числа стехиометрических вакансий.

Полупроводниковые пленки моносульфида самария нашли приме­нение для изготовления тензорезисторов [¹]. В связи с этим предста­вляет интерес исследование радиационной стойкости их электриче­ских параметров. Электрические свойства SmS определяются главным образом наличием 4f-уровней ионов самария, которые имеют концен­трацию 1.8 • 10²² см^-3, располагаются в запрещенной зоне на 0.23 эВ ниже дна зоны проводимости и играют роль доноров....

Исследовалось влияние облучения на удельное поверхностное сопротивление ρ, тем­пературный коэффициент сопротивления α — (1/ρ)(∂ρ/∂Т) и бари­ческий коэффициент сопротивления β — (1/ρ)(∂ρ/∂Р). Образцы с ρ ~ 10² Ом/,, α = (1÷2) • 10^-3 К^-1 и β ~ 10^-3 МПа"¹ облучались γ-квантами ⁶⁰С_о с мощностью экспозиционной дозы 6 • 10⁵ Р/ч в ин­тервале доз D — 10⁶÷6 • 10⁸ Р. Измерение параметров α, β, ρ прово­дилось при Т ~ 300 К после облучения различными дозами. Типичные результаты, полученные для одной из пленок, представлены на рисун­ке. Наиболее показательна зависимость ρ (D), отражающая высокую стабильность пленок SmS при γ -облучении...

Увеличение β можно объяснить исходя из предложенной в [⁶] мо­дели электрпереноса в поликристаллических пленках SmS. Соглас­но модели, в электропереносе принимают участие два типа носите­лей: обычные зонные и ответственные за перескоковую проводимость. При этом перескоковая составляющая проводимости значительно ме­нее зависима от деформации, чем зонная. Можно предположить, что под действием облучения происходит уменьшение доли перескоковой составляющей в электропереносе. В полупроводниковом SmS ионы самария обычно находятся в двухвалентном состоянии (в объемных образцах) [²].    В пленках SmS появляются ионы Sm³⁺, которые взывают появление перескоковой проводимости, и их количество уве­личивается с уменьшением параметра кристаллической решетки [⁴]. В таком случае пленки с уменьшенным параметром решетки должны иметь малые и сильно зависящие от D значения β. Для проверки этого предположения были изготовлены пленки SmS с а = 5.85 Ǻ, где количе­ство ионов Sm³⁺ заведомо велико (~ 20% согласно [⁴]). Пленки имели β = 0.5 • 10^-4 МПа"¹ и при γ-облучении дозой 1.5 • 10⁸ Р величина β  воз­растала в 2 раза. Таким образом, можно считать, что при γ - облучении поликристаллических пленок SmS имеет место уменьшение количества ионов Sm³⁺.

Обнаруженная высокая радиационная стабильность электрических параметров поликристаллических пленок SmS может являться след­ствием не только специфики электронной структуры данного соедине­ния. Пленки имеют несколько признаков, свойственных радиационноcтойким полупроводникам [⁷]: исследованные объекты являются тер­мически стойкими (температура плавления SmS ~ 2300°С), мелкодис­персными (размеры кристаллитов в образцах ~ 300 А), имеют значи­тельное число стехиометрических вакансий (~ 10²⁰ см^-3). Кроме того, высокая концентрация электронов проводимости в значительной мере сглаживает влияние радиационных дефектов на электронную зонную структуру SmS.....

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ СТАТЬИ