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Einfluss von Röntgenbestrahlung auf die Oberflächenleitfähigkeit elastisch beanspruchter p-Si-Kristalle

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wurden Änderungen der Leitfähigkeit von bestrahlten und nicht bestrahlten p-Si-Einkristallen unter dem Einfluss elastischer einachsiger mechanischer Spannung untersucht. Es wurde ein analytischer Ausdruck vorgeschlagen, um die Abhängigkeit der Oberflächenleitfähigkeit von der mechanischen Spannung und der Röntgenbestrahlungsdosis zu beschreiben. Es zeigte sich, dass 4-eckige Nanopartikel auf der Oberfläche von „Solar“-Silizium die elektrokonduktiven Änderungen unter mechanischer Spannung beeinflussen. Es wurde festgestellt, dass Röntgenbestrahlung die Erzeugung von Punktdefekten in Silizium verursacht. Diese Defekte unterdrücken die Versetzungsbewegung. Es zeigte sich, dass der Widerstand zuvor bestrahlter Proben von „elektronischem“ Silizium nur geringfügig empfindlich auf den Einfluss einachsiger Kompression bei bestimmter Verformungsrate reagiert.

Hintergrund

Der weitverbreitete Einsatz von Halbleiterbauelementen in modernen elektronischen Technologien erfordert die Untersuchung neuer Halbleitermaterialien, die hohe Stabilität unter externen Einflüssen wie Röntgenbestrahlung und mechanischer Verformung aufweisen. Heutzutage wird Silizium aktiv in hochempfindlichen Detektoren und anderen Halbleitersensoren eingesetzt, die in Strahlungsfeldern arbeiten [1].

Die meisten Artikel befassen sich mit dem Einfluss plastischer Verformung auf die Leitfähigkeit von n-Si [2, 3]. Daher wird der Einfluss elastischer Verformung auf die Eigenschaften von p-Si-Kristallen weiterhin als wichtige wissenschaftliche Aufgabe angesehen. Die Umverteilung der Trägerkonzentration und Verunreinigungen in verformten Kristallen wird oft durch das Vorhandensein von Versetzungen charakterisiert, die effektive Getter für Defekte sind, insbesondere an der Kristalloberfläche [4, 5]. Es ist bekannt [3, 6], dass die Anregung der elektronischen Teilsysteme des Kristalls auch mit entsprechenden Änderungen der Versetzungsbeweglichkeit einhergeht. Die Anregung der elektronischen Teilsysteme kann als Ergebnis externer Einflüsse wie Strahlung und elektrostatischer Felder erfolgen. Ein charakteristisches Merkmal von Versetzungen in Siliziumkristallen ist das Vorhandensein von Punktdefekten (Cottrell-Wolke) mit hoher Konzentration um die Versetzungen herum.

Die Kristalloberfläche ist am empfindlichsten für ionisierende Strahlung. Daher wird die Untersuchung strahlungsinduzierter Prozesse in den Oberflächenschichten von Siliziumkristallen als relevant angesehen. Die Oberfläche mit aufgedampften Al-Kontakten ist ein effektiver Getter für strukturelle Defekte [5,6,7]. Unter dem aufgedampften Metallfilm entstehen mechanische Spannungen aufgrund von Gitterparameterinkonsistenzen zwischen Film und Halbleiter [5, 7]. Diese Spannungen stimulieren die Prozesse des Defektgetterns (Verunreinigungsatome, interstitielle Siliziumatome und Leerstellen) in der Kontaktzone.

Methoden

In der Forschungsarbeit wurden p-leitende Silizium-Einkristalle verwendet, die nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet wurden (ρ = 10–20 Ω cm). Diese Einkristalle sind von zwei Typen: (1) Silizium für die Elektronik – die sogenannten versetzungsfreien (oder elektronischen) Einkristalle, auf deren Oberfläche (111) die Konzentration dreieckiger Ätzgruben 102 cm−2 nicht übersteigt (Abb. 1a und 2), und (2) „Solar“-Einkristalle aus Silizium, auf deren Oberfläche (111) Defekte in Form von 4-eckigen Pyramiden (Abb. 1b) aufgrund einer relativ hohen Konzentration von Hintergrund-Kohlenstoff (≈5 × 1016 cm−3) und Sauerstoff (≈1,8 × 1018 cm−3) Verunreinigungen entdeckt wurden. Die 4-eckigen Pyramiden sind gleichmäßig angeordnet. Die Größe der Pyramidenbasis reicht von 10 nm bis 10 µm.

Erscheinungsbild der Oberfläche der experimentellen Proben: a Erscheinung von Versetzungsätzgruben auf der Oberfläche des p-Si-Kristalls, erhalten im Rasterkraftmikroskop, und b Erscheinung der submikroskopischen Oberfläche (111) von Solarkristallen

Abhängigkeit des Längswiderstands der primären versetzungsfreien Probe während der elastischen Verformung mit einer Verformungsrate von 8 µm/min

Es wurde gezeigt [8, 9], dass bei der Bildung von Clustern, denen 4-eckige ätzgrubenartige Löcher entsprechen, Oxidschichten aus Silizium, Punktdefekte und Schichten mit unterschiedlichen strukturellen Zuständen von Silizium, insbesondere α-Silizium, beteiligt sein können.

Die experimentellen Proben erhielten nach Schleifen und chemischem Polieren die Abmessungen 4 × 3,7 × 7,6 mm. Ohmsche Kontakte in Form von zwei Streifen mit einer Breite von 1,5 mm an den Enden der Probenoberflächen (111) wurden durch thermische Verdampfung von Aluminium im Vakuum (10−4 Pa) bei auf 593 K erhitzter Probe erzeugt. Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgte in einem Vakuumkryostat bei einem Restgasdruck von 10−3 Pa unter Anwendung einachsiger Kompression an den Enden (Richtung [\( 11\overline{2} \)]) mit einer Kraft von 15 bis 40 MPa und einer Verformungsrate von 8 oder 32 µm/min. Die Proben wurden mit einem vollständigen Spektrum von Röntgenstrahlung (W-Anode, 50 kV, 10 mA) auf beiden Seiten bestrahlt, auf denen Aluminiumkontakte aufgebracht waren. Der Abstand zwischen der Röntgenquelle und den Kristallen war minimal (1–2 mm). Es stellte sich heraus, dass die absorbierte Dosis alle 30 min um 130 Gy anstieg. In der Arbeit wurden die experimentellen Proben zunächst bestrahlt und anschließend der Widerstand im Verformungsprozess gemessen.

Ergebnisse und Diskussion

Das Forschungsergebnis zur Änderung der mechanisch induzierten Leitfähigkeit entlang der Verformungsrichtung (ρ(σ)) von „versetzungsfreien“ Proben p-leitender Art unter dem Einfluss einachsiger Spannung (σ) ist in Abb. 2 dargestellt. Die Erhöhung der Last von 0 auf 40 MPa (bei einer Verformungsrate von 8 µm/min) dauert 45 min.

Im Verformungsprozess nimmt der Widerstand der versetzungsfreien Proben leicht zu. Es sei angemerkt, dass im Fall nicht bestrahlter Kristalle die Änderung der Verformungsrate praktisch keinen Einfluss auf den allgemeinen Verlauf der Abhängigkeiten ρ(σ) hatte [10, 11]. Ähnliche Abhängigkeiten wurden für bestrahlte Proben erhalten (Abb. 3). Nach der Einwirkung von Röntgenbestrahlung wurde ein Anstieg des Widerstands beobachtet. Allerdings war der Charakter der Abhängigkeit ρ(σ) etwas anders als bei nicht bestrahlten Proben.

Abhängigkeit des Längswiderstands der bestrahlten (D = 130 Gy) versetzungsfreien Siliziumprobe während der elastischen Verformung mit wachsender Kompressionskraft bei einer Geschwindigkeit von 8 µm/min (a) und 32 µm/min (b)

Man kann sehen, dass der Widerstand während der Kompression mit einer Geschwindigkeit von 8 µm/min aufgrund der Wirkung der Röntgenbestrahlung praktisch unverändert bleibt (Abb. 3a). Die Graphen der Abhängigkeiten von Proben, die 260 und 480 Gy ausgesetzt waren, hatten ein ähnliches Aussehen. In früheren Studien [11] wurde gezeigt, dass der Widerstand während des Bestrahlungsprozesses proportional zur Quadratwurzel der absorbierten Dosis anstieg.

Eine Vervierfachung der Kompressionsrate (von 8 auf 32 µm/min) führt zu Änderungen im Charakter der Abhängigkeit des Widerstands von der Last (Abb. 3b). Es gibt eine kleine (<0,2%) Abnahme des Widerstands bestrahlter Proben im Kompressionsprozess. Es sei angemerkt, dass alle Messungen der Leitfähigkeitsänderungen mit hoher Genauigkeit (±0,045%) durchgeführt wurden, sodass es möglich war, kleine Änderungen des Widerstands im Experiment korrekt zu analysieren.

Es sei angemerkt, dass die in Abb. 3 gezeigte Abhängigkeit 7 Tage nach der Messung der Änderungen des Längswiderstands (D = 130 Gy) von versetzungsfreien Proben bei einer Geschwindigkeit von 8 µm/min (Abb. 3a) erhalten wurde. In diesem Zeitraum kehrte der Widerstand fast zu seinem ursprünglichen Wert zurück, d. h. zum Wert des Widerstands, der nach der Bestrahlung und der Anwendung mechanischer Spannung beobachtet wurde.

Ähnliche Untersuchungen zur Messung der Widerstandsabhängigkeit von der Einwirkung elastischer Kompression und nach Bestrahlung wurden auch für experimentelle Proben auf Basis von „Solar-Silizium“ p-leitender Art durchgeführt, denen 4-eckige Pyramiden auf der Oberfläche (111) innewohnen (Abb. 4).

Abhängigkeit des Längswiderstands von Solarsilizium während der elastischen Verformung mit wachsender Kompressionskraft: a D = 0 Gy, Kompressionsgeschwindigkeit 32 µm/min; b D = 130 Gy, Kompressionsgeschwindigkeit 8 µm/min

Zunächst wurde festgestellt, dass der Charakter der Widerstandsänderung von „Solar“-Silizium p-Si-Typ in Abhängigkeit von der Größe der mechanischen Spannung unabhängig von der Kompressionsgeschwindigkeit ist. Ein ähnliches Merkmal wurde sowohl bei nicht bestrahlten als auch bei bestrahlten Proben beobachtet. Die Abhängigkeiten des Längswiderstands von der mechanischen Spannung ändern sich um einen relativ kleinen Wert (<0,5%) und nehmen unter Lastzunahme leicht ab (Abb. 4a).

Die Bestrahlung der experimentellen Proben mit Röntgenstrahlen (480 Gy) beeinflusst den allgemeinen Charakter der Änderung des Längswiderstands von „Solar“-Silizium während der elastischen Verformung praktisch nicht (Abb. 4b). Wie bei elektronischen Proben ist der Widerstand proportional zur Quadratwurzel der absorbierten Dosis [11]. Während der mechanischen Spannung nimmt der Widerstand um einen sehr kleinen Wert (±0,1%) ab.

Wie in unseren früheren Studien [12, 13] gezeigt wurde, hat der dielektrische Film SiO2 eine positive Ladung. Daher wird in Silizium eine raumladungsfreie Oberflächenschicht, die arm an Löchern ist (mit hohem Widerstand) und eine Dicke w aufweist (Abb. 5), erzeugt. Je näher die Si-SiO2-Grenzfläche, desto weniger Löcher sind vorhanden.

Verzerrung der Energiebänder im p-leitenden Leiter unter gegebener positiver Ladung an der Grenzfläche Halbleiter-Isolator

Die Konzentration der Löcher in der Oberflächenschicht von Silizium und folglich seine Leitfähigkeit ändern sich bei einer Änderung des Oberflächenpotentials (φ S ). Betrachten wir eine ebene quadratische Platte (Abb. 6). Der Strom fließe parallel zur Plattenebene in Richtung einer ihrer Kanten.

Berechnungen der Leitfähigkeit

Es wurde eine dünne parallele Schicht mit der Dicke dy und dem Querschnittsfläche dS [14] in einem bestimmten Abstand (y) von der Oberfläche betrachtet. Diese Schicht kann als homogener Halbleiter angesehen werden, deren Widerstand nach folgender Formel bestimmt werden kann:

$$ d R=\rho \frac{l}{dS}, $$ (1) $$ d S= a d y. $$ (2)

Da die Platte quadratisch ist (l = a), beträgt die Leitfähigkeit der Schicht

$$ d\lambda =\frac{1}{dR}=\sigma d y, $$ (3)

wobei \( \sigma =\frac{1}{\rho} \) die elektrische Leitfähigkeit der Schicht mit der Dicke dy im Abstand y von der Oberfläche ist. Für einen p-leitenden Halbleiter kann die Leitfähigkeit als \( \sigma \approx e p(y){\mu}_p \) geschrieben werden. Dann erhalten wir

$$ d\lambda = e p(y){\mu}_p dy. $$ (4)

Um die gesamte Oberflächenleitfähigkeit (λ) zu finden, muss man den letzten Ausdruck im Bereich von null bis zu einer Dicke von mehreren nachhaltigen Debye-Schirmlängen integrieren, oder beispielsweise die Breite des Raumladungsbereichs w begrenzen:

$$ \lambda ={\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }} ep(y){\mu}_p dy= e{\mu}_p{\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }} p(y) dy}}. $$ (5)

Im Allgemeinen hängt die Konzentration der Löcher in der entleerten Oberflächenschicht nicht nur von den Koordinaten (y) ab, sondern auch von der angewendeten mechanischen Spannung (σ meh ). Sie wird durch zwei Komponenten bestimmt: p(y, σ meh ) = p 1(y) − p 2(σ meh ), wobei p 1 (y) eine Komponente ist, die einer Änderung der Trägerkonzentration mit der Änderung des Abstands von der Halbleiteroberfläche entspricht, und p 2 (σ meh ) eine Komponente ist, die zeigt, um wie viel die Konzentration der Löcher durch ihre Einfang an Versetzungen während der mechanischen Spannung verringert wird. Darüber hinaus ist die Beweglichkeit der Löcher kein konstanter Wert. Sie hängt von der mechanischen Spannung ab. Daher kann der Ausdruck für die gesamte Oberflächenleitfähigkeit in der folgenden Form geschrieben werden:

$$ \lambda = e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}\right){\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}\left({p}_1(y)-{p}_2\left({\sigma}_{meh}\right)\right) dy}. $$ (6)

Die mechanisch induzierte Änderung der Leitfähigkeit kann wie folgt geschrieben werden:

$$ \lambda \left({\sigma}_{meh}\right)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}\right)\cdot \Big({\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_1(y) dy-{\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_2\left({\sigma}_{meh}\right) dy}\Big)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}\right)\cdot \left\{{\beta}_1-{\beta}_2\left({\sigma}_{meh}\right)\right\}}, $$ (7)

wobei \( {\beta}_1={\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_1(y) dy;\kern1em {\beta}_2\left({\sigma}_{meh}\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_2\left({\sigma}_{meh}\right) dy}}={p}_2\left({\sigma}_{meh}\right){\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }} dy=} w\cdot {p}_2\left({\sigma}_{meh}\right) \).

Es sei angemerkt, da p 1 (y) und p 2 (σ meh ) auch vom Bestrahlungseffekt abhängen, hängen die Faktoren β 1 , β 2 und μ p von der Dosis der Röntgenbestrahlung ab. Daher kann die Formel für die Oberflächenleitfähigkeit vor (λ(σ meh ,0)) und nach (λ(σ meh ,D)) Bestrahlung wie folgt geschrieben werden:

$$ \lambda \left({\sigma}_{meh},0\right)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh},0\right)\cdot \Big({\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_1\left( y,0\right) dy- w\cdot {p}_2\left({\sigma}_{meh},0\right)\Big)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh},0\right)\cdot \left\{{\beta}_1(0)-{\beta}_2\left({\sigma}_{meh},0\right)\right\}}. $$ (8) $$ \lambda \left({\sigma}_{meh}, D\right)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}, D\right)\cdot \Big({\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_1\left( y, D\right) dy- w\cdot {p}_2\left({\sigma}_{meh}, D\right)\Big)= e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}, D\right)\cdot \left\{{\beta}_1(D)-{\beta}_2\left({\sigma}_{meh}, D\right)\right\}}. $$ (9)

Wenn die Probe eine rechteckige Form mit einer Länge (l) und Breite (a) hat, können wir die endgültige Formel für die gesamte Oberflächenleitfähigkeit wie folgt schreiben:

$$ \lambda \left({\sigma}_{meh}, D\right)=\frac{a}{l} e{\mu}_p\left({\sigma}_{meh}, D\right)\left\{{\beta}_1(D)-{\beta}_2\left({\sigma}_{meh}, D\right)\right\}, $$ (10)

wobei

$$ {\beta}_1(D)={\displaystyle \underset{0}{\overset{w}{\int }}{p}_1\left( y, D\right) dy,\kern1em }{\beta}_2\left({\sigma}_{meh}, D\right)= w\cdot {p}_2\left({\sigma}_{meh}, D\right). $$ (11)

Die Änderung der Oberflächenleitfähigkeit bestrahlter p-Si-Kristalle unter dem Einfluss mechanischer Spannung wird hauptsächlich durch die Änderung von drei Parametern bestimmt: β 1 , β 2 und μ p .

Gemäß unseren früheren Studien [10,11,12,13] wird der Effekt der Röntgenbestrahlung auf elektronisches Silizium von einem leichten Anstieg der positiven Ladung in der dielektrischen Oberflächenschicht SiO2 begleitet. Als Ergebnis nimmt der Faktor β 1 leicht zu: β 1 (D) > β 1 (0). Für „Solar“-Silizium werden entgegengesetzte Abhängigkeiten beobachtet: β 1 (D) < β 1 (0).

Bezüglich des Faktors β 2 werden seine Änderungen hauptsächlich durch die Änderung von p 2 (σ meh , D) unter Strahlungseinfluss bestimmt. Diese Änderungen sind wesentlich stärker im Vergleich zur Änderung des Parameters β 1 . Die Röntgenbestrahlung löst die Erzeugung von Punktdefekten in Silizium aus, die als Stopper für die Versetzungsbewegung wirken. Als Ergebnis nimmt der Faktor β 2 für diese Proben nach der Bestrahlung stark ab (verringert die Anzahl der an Versetzungen eingefangenen Löcher) für beide Typen von experimentellen p-Si-Proben: β 2 (D) < β 2 (0).

In nicht bestrahlten Kristallen von „Solar“-Silizium spielen die vorhandenen Defekten, denen 4-eckige ätzgrubenartige Pyramiden entsprechen, die Rolle von Stoppern für die Versetzungsbewegung. Zusätzliche durch Bestrahlung erzeugte Defekte spielten vor dem Hintergrund einer starken Konzentration vorhandener Oberflächendefekte keine signifikante Rolle.

Die Beweglichkeit der Löcher verringert sich während der Bestrahlung leicht aufgrund der Zunahme der Streuung an Strahlungsdefekten: μ p (D) < μ p (0). Durch diesen Mechanismus kann der experimentell bestätigte Rückgang der Leitfähigkeit bestrahlter Siliziumproben erklärt werden. Somit bestätigt eine Analyse der Formeln (8) und (9) den Anstieg des Widerstands bei Erhöhung des absorbierten Dosiswerts der Röntgenbestrahlung hauptsächlich durch Verringerung der Beweglichkeit (μ p (D) < μ p (0)) und der Konzentration freier Ladungsträger – Löcher (β 2 (D) < β 2 (0)).

Wenn wir die Gleichungsdaten bei einer festen Dosis betrachten, können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen, die die oben genannten experimentellen Abhängigkeiten des Widerstands von der mechanischen Spannung bestätigen:

  1. Der Widerstand nicht bestrahlter Proben von elektronischem Silizium nimmt unter Kompression zu (Abb. 2). Dies geschieht aufgrund des signifikanten Wachstums des Faktors β 2 unter Einwirkung mechanischer Spannung. Während der Kompression übersteigt die Änderung (Zunahme) des Faktors β 2 die Änderung (Zunahme) der Beweglichkeit der Löcher unter Erhöhung der mechanischen Spannung erheblich. Was den Parameter β 1 betrifft, so hängt sein Wert nicht von σ meh ab.

    In unserem Fall kann der Anstieg des Widerstands (Kompression) und die Abnahme (Entlastung) der Last für nicht bestrahlte Kristalle auf Basis von elektronischem Silizium durch die Bewegung von Versetzungen erklärt werden, die die Hauptladungsträger einfangen. In dem elastisch verformten Kristallgitter treten Kräfte auf, die Bewegung von Defekten, Koagulation von Clustern und Kondensation von Clustern an Versetzungen [15] verursachen. Defekte werden zu Zentren für das Einfangen der Hauptladungsträger, während sie zu größeren Clustern wie Mikroporen, Clustern von interstitiellem Silizium und Verunreinigungen koagulieren. Die Anreicherung von Defekten in der Oberflächenschicht von Silizium neigt dazu, seine Leitfähigkeit zu verringern. Dies zeigt sich in der entsprechenden Zunahme des Faktors β 2 in der Formel für die Oberflächenleitfähigkeit.

  2. Der Widerstand bestrahlter Proben von elektronischem Silizium ändert sich unter Kompression nur geringfügig (Abb. 3a). Dies wird durch die Verringerung der Änderung (Zunahme) des Faktors β 2 verursacht, aufgrund behinderter Versetzungsbewegung. Mit anderen Worten: sich gegenseitig konkurrierende Änderungen der Parameter β 2 und μ p sind unter Kompression bestrahlter Proben von elektronischem Silizium vergleichbar.

    Die Widerstandsreduktion von elektronischem Siliziumkristallen in Kombination mit Spannungszunahme (Abb. 3b) erfolgt aufgrund der Abnahme der longitudinalen effektiven Masse schwerer Löcher [16, 17] und einer entsprechenden Zunahme ihrer Beweglichkeit unter Kompression. Dies zeigt sich in der entsprechenden Zunahme der Beweglichkeit μ p in der Formel für die Oberflächenleitfähigkeit.

  3. Der Widerstand bestrahlter und nicht bestrahlter Proben von Solarsilizium nimmt unter Kompression leicht ab (Abb. 4). Der Versetzungsbewegungsprozess ist für diese experimentellen Proben sehr schwierig. Zudem leisten zusätzliche Defekte, die sich von der Mitte zur Oberfläche des Siliziums bewegen, auf dem Hintergrund der hohen Konzentration vorhandener Oberflächendefekte in Solarsiliziumkristallen einen unwesentlichen Beitrag zum Stromtransport. Die Einwirkung von Strahlung erhöht zusätzlich die Konzentration von Oberflächendefekten in Solarsiliziumkristallen. Somit sind sich gegenseitig konkurrierende Änderungen der Parameter β 2 und μ p unter Kompression bestrahlter und nicht bestrahlter Proben von Solarsilizium vergleichbar.

    Der Strahlungseffekt (Abb. 4b) erhöht zusätzlich die Konzentration von Oberflächendefekten in Solarsiliziumkristallen. Daher leisten zusätzliche Defekte, die aufgrund von Getterung wandern, einen kleineren Beitrag zum Stromtransport als bei nicht bestrahlten Kristallen.

Schlussfolgerungen

Bei mechanischer Belastung müssen zwei Hauptfaktoren berücksichtigt werden, die den Widerstand von p-Si-Kristallen beeinflussen. Der erste Faktor ist ein Anstieg des Widerstands bei Lastzunahme (Kompression) und eine Abnahme des Widerstands bei Lastabnahme (Entlastung) aufgrund des Prozesses der Versetzungsbewegung, die die Hauptladungsträger einfängt. Der zweite Faktor ist die Abnahme des Widerstands von Siliziumkristallen bei Lastzunahme aufgrund der Abnahme der effektiven Masse der Löcher und einer entsprechenden Zunahme ihrer Beweglichkeit.

Röntgenbestrahlung verursacht die Erzeugung von Leerstellen und interstitiellen Atomen in Silizium, die als Stopper für die Bewegung von Versetzungen wirken. Aufgrund der erhöhten Streuung an Strahlungsdefekten verringert sich die Beweglichkeit der Löcher während der Röntgenbestrahlung leicht. In nicht bestrahlten Kristallen von Solarsilizium spielen die vorhandenen Defekte die Rolle von Stoppern für die Bewegung von Versetzungen.

Vorher bestrahlte experimentelle p-Si-Kristalle (elektronisches und „solarbasiertes“ Silizium) haben die Eigenschaft, ihren Widerstand unter dem Einfluss einachsiger Kompression (Geschwindigkeit der Spannungszufuhr 8 µm/min) innerhalb der elastischen Verformung entlang der Richtung [\( 11\overline{2} \)] nur geringfügig (±0,2%) zu ändern.

In den vorbestrahlten elektronischen p-Si-Proben hängt die Abhängigkeit des Widerstands von der einachsigen mechanischen Spannung erheblich von der Kompressionsrate ab. Bei niedriger Spannungszufuhrgeschwindigkeit (8 µm/min) steigt der Widerstand mit zunehmender mechanischer Spannung; bei hohen Geschwindigkeiten (32 µm/min) nimmt er ab. Für Kristalle auf Basis von p-leitendem Solarsilizium ist die Abhängigkeit des Widerstands unter mechanischer Belastung unabhängig von der Kompressionsrate.

Abkürzungen

ρ(σ):

Die Änderung der mechanisch induzierten Leitfähigkeit entlang der Verformungsrichtung

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