-
中子摻雜
鎖定
- 中文名
- 中子摻雜
- 外文名
- neutron transmutation doping
- 學 科
- 材料工程
- 領 域
- 工程技術
中子摻雜簡介
用中子照射半導體材料使其部分原子俘獲中子後衰變變成另一種所需的原子(摻雜劑)而實現摻雜的過程。純P型單晶硅材料在熱中子照射下,發生核反應,原始單晶硅中由於出現衰變產物31P而實現磷摻雜,從而獲得高阻N型單晶硅材料。中子嬗變摻雜的單晶硅材料最大的特點是,電阻率均勻性(包括斷面均勻性)好,不均勻度可小於5%,遠遠勝過於常規區域熔融製備的單晶硅材料,這對提高半導體探測器的性能十分有利
[2]
。
中子摻雜原理
中子摻雜技術是最普遍的應用是用它進行磷摻雜而形成均勻的n型材料。其基本原理是由於硅有三個穩定的同位素28Si、29Si和30Si,它們分別為92.21%、4.70%和3.02%,當受到熱中子照射時,其中只有30Si捕獲中子才產生放射性同位素31Si,隨後。31Si嬗變為穩定的同位素31P,從而達到了n型摻雜的目的
[1]
。
在硅中同位素硅約佔30%,高純硅單晶經原子反應堆的中子輻照發生以下反應而相當於磷摻雜;為了保證輻照均勻,晶體在反應堆的孔道中旋轉,根據輻照劑量可預測出單晶所得的電阻率值。然後單晶經退火(650~900 攝氏度)以消除輻射損傷。
眾所周知,半導體要達到高度均勻的摻雜,不是一件容易的事,而摻雜的均勻性與半導體元件和電路的電性能密切相關。所以,中子嬗變摻雜方法在大功率器件、高壓半導體開關元件、二極管,以及獲得大面積均勻的外延層等方面,正在日益為人們所關注
[2]
。