INVESTIGATION OF THE SWITCHING AND CARRIER RECOMBINATION CHARACTERISTICS IN THE PROTON IRRADIATED AND THERMALLY ANNEALED Si PIN DIODES
A. Uleckas, T. Čeponis, A. Dzimidavičius, E. Gaubas, J. Pavlovas, and K. Žilinskas
Vilnius University Institute of Applied Research, Saulėtekio 9, LT-10223 Vilnius, Lithuania
E-mail: eugenijus.gaubas@ff.vu.lt

Received 5 February 2010; revised 4 May 2010; accepted 17 June 2010

Results of comparative study of deep level transient spectroscopy and of reverse recovery time ($\tau$_RR) of PIN diodes with $\delta$- and triangle-shape radiation defect distribution profiles are presented. FZ silicon PIN diodes were irradiated by varying proton fluence in the range of 10¹³–10¹⁵ p/cm² and keeping fixed or gradually changing protons energy in the range of 2–2.7 MeV to introduce different profiles of radiation defects. Variations of the functional characteristics of PIN diodes containing different density of radiation defects and their distribution profiles are compared. Isochronous 24 h annealings in the temperature range of 80–400 $1^{\circ}$C have been performed in order to suppress the detrimental carrier generation centres.

Keywords: reverse recovery time, deep level transient spectroscopy, radiation defects, carrier lifetime, Si PIN diodes

PROTONAIS ŠVITINTŲ IR IŠKAITINTŲ Si PIN DIODŲ PERJUNGIMO IR KRŪVININKŲ REKOMBINACIJOS CHARAKTERISTIKŲ TYRIMAS
A. Uleckas, T. Čeponis, A. Dzimidavičius, E. Gaubas, J. Pavlovas, K. Žilinskas
Vilniaus universiteto Taikomųjų mokslų institutas, Vilnius, Lietuva

Galios PIN diodų bazėje buvo formuojami δ arba trikampio pavidalo radiacinių defektų pasiskirstymo profiliai diodų persijungimui spartinti. δ pavidalo padidintos rekombinacijos sluoksnis buvo formuojamas švitinant fiksuotos 2,0 bei 2,3 MeV protonų energijos pluošteliu, o trikampio pavidalo radiacinių defektų pasiskirstymo profilis buvo sudaromas laipsniškai keičiant protonų įtėkį ir energiją 2,7–2,0 MeV intervale. Radiacinių defektų tankis buvo keičiamas varijuojant apšvitos įtėkį 10¹³–10¹⁵ cm⁻² intervale, krūvininkų rekombinacijos trukmės ir diodų perjungimo spartos valdymui. Buvo aptiktas ryškus krūvininkų rekombinacijos trukmės $\tau$_R ir PIN diodų perjungimo trukmės $\tau$_RR sutrumpėjimas po diodų apšvitos protonais. Tačiau kartu išauga diodo nuotėkio srovė I_L ir tiesioginio jungimo įtampos kritimas V_F. įvertinta švitinant sudaryto sluoksnio profilio bei padėties diodo bazėje įtaka statiniams (I_L, V_F) ir dinaminiams ($\tau$_RR) prietaiso parametrams. Siekiant sumažinti apšvita sukurtų taškinių krūvininkų generacijos centrų nulemtą diodo nuotėkio srovės bei tiesioginės įtampos kritimo išaugimą, diodai buvo 24 h izochroniškai iškaitinti 80–400 $1^{\circ}$C temperatūroje. Palyginant užregistruotus giliųjų lygmenų (DLTS) spektrus po apšvitos ir po iškaitinimų, aptiktas žymus vakansijos–deguonies–vandenilio (VOH) taškiniam kompleksui priskirtinos DLTS smailės amplitudės mažėjimas. Sinchroniškai išauga divakansiniams V₂^=/−,−/0 kompleksams priskirtinų smailių amplitudė DLTS spektre po iškaitinimų. VOH ir V₂^=/−,−/0 taškinių bei sankaupiniu ˛ radiacinių defektų susikūrimas po apšvitos 2,0–2,7 MeV protonais leidžia valdyti diodo $\tau$_RR trukmes, o VOH centrų iškaitinimas leidžia sumažinti V_F įtampos kritimą.