深能级杂质Zn对n型硅半导体的补偿特性3-JournalofSemiconductors.PDF

第 26 卷 　第 6 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 6 2005 年 6 月 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S J une ,2005 深能级杂质 Zn 对 n 型硅半导体的补偿特性 蔡志军 　巴维真 　陈朝阳　崔志明　丛秀云 ( 中国科学院新疆理化技术研究所 , 乌鲁木齐 　8300 11) ( ) 摘要 : 为得到高 B 值 材料常数 的单晶热敏材料 ,采用高温气相扩散的方法在 n 型硅中掺杂深能级杂质 Zn ,得到 高补偿的硅材料 ,并对该材料特性进行了测试和分析. 结果表 明: 这种补偿硅具有热敏特性 , 该材料的 B 值为 6300 K 左右 ,其阻值对温度的依赖关系与杂质的补偿程度有关. 关键词 : 深能级杂质 ; 费米能级 ; 多数载流子 ; 补偿度 PACC : 7 155 ; 7320 ; 7 125 中图分类号 : TN 304 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 杂 ,而且 Zn 杂质在硅能带隙中的能级位置也很适 1 　引言 合于得到高 B 值的N TC 热敏材料. ( ) 目前氧化物陶瓷类负温度系数 N TC 热敏材 2 　实验 料已得到较为广泛的应用[ 1 ] . 但近年来 , 由于在一些 电路中对抑制浪涌 电流的需要[2 ] ,对具有高 B 值 实验所用原始材料选用电阻率为 026Ω ·cm ( ) 16 - 3 材料常数 和低阻值的热敏电阻器件提出了非常迫 的 n 型硅片 ,其中杂质磷的浓度约为 10 cm . 将 切的需求. 氧化物陶瓷热敏材料的特性机理决定了 其与 10mg 光谱纯锌粉放入石英管中 , 当石英管中 它很难达到高于 4000 K 的 B 值, 即实践中难以制备 真空度达到 00 13 Pa 以上后将其封闭 ,放入扩散炉 具有这种高 B 值特性的氧化物热敏材料. 中进行高温加热. 选择几种不同的扩散温度 ,对 3 组 掺有深能级杂质的补偿硅半导体 ,其电阻率对 样品进行 10h 长时间恒温加热 ,使 Zn 在硅中均匀 温度具有较强的敏感特性. 由于补偿硅材料的 B 值 扩散 ,然后将石英管取出急速冷却至室温. 通过改变 主要由深能级杂质的能级位置决定 ,而且在相同 B 扩散温度 ,得到具有 3 种不同 Zn 浓度的补偿硅材 值条件下这种材料的电阻率要比氧化物材料的电阻 料. 硅片经过机械和化学清洁处理后 ,用冷热探针法 率小得多 ,因此有可能通过选择适当的杂质掺杂 ,得 检测了导电类型 ,用四探针法测量了每片的电阻率. 到具有高 B 值低阻值特性的 N TC 热敏材料和热敏 测试表明 ,所得材料仍为 n 型 ,而电阻率增大. 硅片 电阻器. 经镀镍 、划片 、封装 ,制成元件样品. 在恒温油槽中对 近年来 ,在单晶硅半导体中掺金杂质制作 N TC 样品的温度敏感特性进行测试 ,得