Исследование энергетического спектра кристаллов Si : Mg методом DLTS

Электрически активные центры в легированных магнием кристаллах кремния $n$-типа изучались методом релаксационной спектроскопии глубоких уровней (DLTS). Магний вводился путем диффузии из металлической пленки на поверхности при 1100$^\circ$С. Обнаружено, что в спектре DLTS доминируют два уровня с близкой концентрацией $\sim$6 $\cdot$ 10$^{14}$ см$^{-3}$, что приблизительно соответствует концентрации межузельного магния (Mg$_{i}$), ожидаемой из условий диффузии и литературных данных по эффекту Холла. Зависимость скорости эмиссии электронов с этих уровней от напряженности электрического поля качественно соответствует эффекту Пула–Френкеля, указывая на донорную природу обоих уровней, хотя абсолютная величина эффекта отличается от теоретической. Энергии активации этих уровней, полученные путем экстраполяции скоростей эмиссии, измеренных при разных температурах, на нулевое поле, составляют 112 и 252 мэВ, что в пределах ошибки совпадает с энергиями основных состояний первого и второго донорных уровней Mg$_{i}$, определенных ранее по оптическому поглощению. Таким образом показано, что при использовании высококачественного исходного материала и выбранного режима диффузии доминирующими центрами с уровнями в верхней половине запрещенной зоны являются межузельные атомы магния.