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The Relative Effectiveness of Various Radiation Sources on the Resistivity Change in n-Type Silicon

원자력학회지 1969년 1권 2호 p.91 ~ 101
Jung Wun,
소속 상세정보
 ( Jung Wun ) - Korea Institute of Science and Technology Solid State Physics Laboratory

Abstract

燐原子添加濃度가 6.4×10^(14) 부터 1.25×10^(17)/㎤까지인 n型씰리콘 單結晶들을 (1) 1 MeV 電子線과 (2) 두가지 硏究用原子爐와 (3) Co^(60) 감마線源으로 照射하고 이에 따르는 比抵抗의 變化를 測定하였고 이 측정결과를 Buehler가 提議한 實驗式을 適用하여 분석한다. 이 指數實驗式은 照射量이 적은 범위내에서는 대부분의 경우 잘 적용되나 1 MeV 電子線照射에서는 측정결과와 잘 맞지 않으며 경우에 따라서는 線型變化式이 오히려 더 잘 적용된다는 것이 알려졌다. 특히 電子線照射 試料에서 照射量이 많을때 carrier 除去率에 큰 변화가 나타나는데 이것을 缺陷準位와 Fermi level과의 交叉效果로 보고 자세히 살펴 보았다. 위의 실험식이 적용되는 범위안에서 損傷係數를 계산하고 손상계수에 의해서 n型씰리콘의 비저항변화에 미치는 여러가지 放射線源의 상대적효과를 비교하였다. 예컨대 TRIGA Mark Ⅱ 硏究爐內의 中性子照射는 1 MeV 電子線照射에 비하여 약 40倍나 더 효과적으로 비저항변화를 일으킨다는 것이 알려졌다. 照射前의 carrier 濃度와 損傷係數와의 관계도 調査하였고 또 指數實驗式의 物理的根據와 照射量이 많을때의 缺陷準位와 Fermi level 와의 交叉가 비저항변화에 미치는 효과도 아울러 고찰하였다.
Resistivity changes of n-type float-zone silicon crystals with 6.4X1014 to 1.25X1017 phos­phorus atoms/cm3 due to irradiation by (1) 1 MeV electrons, (2) two types of research reactors, and (3) Co60 r-ray sources were investigated. The results were analyzed on the basis of a simple exponential formula derived by Buehler. While the formula gave a fair fit in :he low fluence range in most cases, the deviation was quite appreciable in the case of 1 electron irradiation, and a linear change gave better fit in some cases. The large change in the carrier femoval rate in electron-irradiated samples in the high fluence range was analyzed in detail in terms of the Fermi level cross-over of the defect levels. Based on the damage constants evaluated from the initial portion of data where the formula was applicable, the relative effectiveness of various radiation sources in causing the resistivity change in n-type silicon was compared. The TRIGA Mark II reactor neutrons, for example, were found to be about 40 times more effective than 1 MeV electrons. The dependence of the damage cons:ant on the initial carrier concentration was also examined. The physical basis of the exponemial law and the effect of the Fermi level cross-over of the defect levels on the resistiviry change in the high fluence ranges are discussed.

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