Фотонно-стимулированные технологические процессы микро- и нанотехнологии

Фотон может также поглощаться электроном или дыркой, находящейся в локализованном состоянии. При этом заряженная частица переходит либо в свободное, либо в другое локализованное состояние.

Локализованные состояния могут иметь различную физическую природу: атомы примеси в узлах или междоузлиях, вакансии и др. Поэтому в общем случае достаточно трудно получить выражение для коэффициента поглощения данного вида. Однако если локализованные состояния имеют водородоподобный спектр, то к ним можно применить теорию излучения (поглощения) атома водорода.

Тогда выражение для коэффициента поглощения на локализованных состояниях можно записать как

где N

E

– концентрация и энергия ионизации рассеивающего центра; В – константа [11].

Входящие в (6-10) параметры E

, n, ? сами являются функциями многих переменных. В частности, ширина запрещенной зоны Е

с ростом температуры и концентрации примеси уменьшается. Наибольшее влияние E

на ? проявляется в диапазоне температур 600-750 К из-за смещения края собственного поглощения в коротковолновую область.

Известная зависимость (11) для кремния не учитывает влияние дефектности и термохимических напряжений, однако они могут быть учтены с помощью коэффициента поглощения в локализованных состояниях [14].

Концентрация свободных носителей заряда будет равна сумме собственной концентрации носителей n

, носителей, образованных ионизированными атомами примеси N

, и за счёт генерации неравновесных электронно-дырочных пар n

, поэтому справедливо будет выражение

Первое слагаемое в правой части определяется выражением [15]

Как видно, n

существенно зависит от температуры, что влечёт за собой высокую чувствительность ? к температуре.

Концентрация ионизированных атомов примеси, определяемая коэффициентом активации, может изменяться в процессе лазерного нагрева, если происходит облучение ионно-легированных слоёв.

где t

– длительность воздействия импульса излучения [16, 17].

Подвижность носителей заряда в кремнии определяется в основном рассеянием на акустических фононах и на ионизированных примесях и может быть выражена следующей зависимостью, например, для дырок [18]:

На рис.