辐射损伤硅中点缺陷与缺陷团簇的研究

辐射的非电离能量损失在硅中产生点缺陷和缺陷团簇，导致传感器性能显著退化。本文展示了经电子辐照至几$10^{14}$ cm$^{-2}$通量、能量在3.5至27 MeV之间、并在80至280{\deg}C之间进行等时退火的硅pad二极管的TSC（热激电流）缺陷光谱结果。引入了一种基于SRH（Shockley-Read-Hall）统计的方法，该方法假设团簇中缺陷的电离能取决于被占据陷阱的比例。从TSC数据中提取了孤立点缺陷与完全占据团簇的电离能之差 $\Delta E_a$。对于VOi（空位-氧间隙）缺陷，发现 $\Delta E_a = 0$，证实其为点缺陷，并验证了该方法对点缺陷的有效性。对于由深能级受主构成的团簇，在80{\deg}C退火后确定了不同缺陷的 $\Delta E_a$ 值作为电子能量的函数，以及对于15 MeV电子辐照作为退火温度的函数。对于3.5 MeV电子辐照，发现 $\Delta E_a = 0$，而对于6至27 MeV的电子能量，$\Delta E_a > 0$。这与电子形成团簇约5 MeV的预期阈值相符。作为退火温度函数确定的 $\Delta E_a$ 值表明，不同缺陷的退火速率不同。使用了一个简单的扩散模型来估计团簇中缺陷扩散的温度依赖性。