Abstract
Resistivity changes of n-type float-zone silicon crystals with 6.4$\times$10$^{14}$ to 1.25$\times$10$^{17}$ phosphorus atoms/㎤ due to irradiation by (1) 1 MeV electrons, (2) two types of research reactors, and (3) $Co^{60}$ ${\gamma}$-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 the low fluence range in most cases, the deviation was quite appreciable in the case of 1 MeV electron irradiation, and a linear change gave better fit in some cases. The large change in the carrier removal 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 constant on the initial carrier concentration was also examined. The physical basis of the exponential law and the effect of the Fermi level cross-over of the defect levels on the resistivity change in the high fluence ranges are discussed.
인원자첨가농도가 6.4$\times$$10^{14}$ 부터 1.25$\times$$10^{17}$ ㎤까지인 n 형씰리콘 단결정들을 (1) 1 MeV 전자선과 (2) 두가지 연구용원자로와 (3) $Co^{6o}$ 감마선원으로 조사하고 이에 따르는 비저항의 변화를 측정하였고 이 측정결과를 Buehler가 제의한 실험식을 적용하여 분석했다. 이 지수실험식은 조사량이 적은 범위내에서는 대부분의 경우 잘 적용되나 1 MeV원자선조사에서는 측정결과와 잘 맞지 않으며 경우에 따라서는 선형변화식이 오히려 더 잘 적용된다는 것이 밝혀졌다. 특히 전자선조사 시료에서 조사량이 많을때 carrier 제거율에 큰 변화가 나타나는데 이것을 결함준위와 Fermi level과의 교환효과로 보고 자세히 살펴보았다. 위의 실험식이 적용되는 범위안에서 손상계수를 계산하고 손상계수에 의해서 n형 씰리콘의 비저항 변화에 미치는 여러가지 방사선원의 상대적효과를 비교하였다. 예컨대 TRIGA Mark II 연구로내의 중성자조사는 1 MeV 전자선 조사에 비하여 약 40배나 더 효과적으로 비저항 변화를 일으킨다는 것이 알려졌다. 조사전의 carrier농도와 손상계수와의 관계도 조사하였고 또 지수실험식의 물리적근거와 조사량이 많을때의 결함준위와 Fermi level와의 교차가 비저항변화에 미치는 효과도 아울러 고찰하였다.다.