Фотонно-стимулированные технологические процессы микро- и нанотехнологии. Игорь Житяев
и концентрации примеси уменьшается. Наибольшее влияние Eg на α проявляется в диапазоне температур 600-750 К из-за смещения края собственного поглощения в коротковолновую область.
Известная зависимость (11) для кремния не учитывает влияние дефектности и термохимических напряжений, однако они могут быть учтены с помощью коэффициента поглощения в локализованных состояниях [14].
Концентрация свободных носителей заряда будет равна сумме собственной концентрации носителей ni, носителей, образованных ионизированными атомами примеси NI, и за счёт генерации неравновесных электронно-дырочных пар ng, поэтому справедливо будет выражение
Первое слагаемое в правой части определяется выражением [15]
Как видно, ni существенно зависит от температуры, что влечёт за собой высокую чувствительность α к температуре.
Концентрация ионизированных атомов примеси, определяемая коэффициентом активации, может изменяться в процессе лазерного нагрева, если происходит облучение ионно-легированных слоёв. Скорость же генерации неравновесных электронно-дырочных пар может быть найдена из выражения
где tp – длительность воздействия импульса излучения [16, 17].
Подвижность носителей заряда в кремнии определяется в основном рассеянием на акустических фононах и на ионизированных примесях и может быть выражена следующей зависимостью, например, для дырок [18]:
На рис. 2 показаны спектральные зависимости коэффициента поглощения для различных температур (а) и концентраций примеси в подложке (б). Видно, что в диапазоне температур использования лазерной обработки α изменяется на 4-5 порядков. Введение примеси также существенно увеличивает α. Совпадение расчётных и известных экспериментальных значений α свидетельствует о его удовлетворительной интерпретации в широком температурном и спектральном диапазонах.
Поглощение фотонного излучения плёнками металлов (например, Mo, Al) удовлетворительно описывается одной из составляющих коэффициента α – поглощением на свободных носителях (αfc), так как даже при низких температурах их концентрация велика.
Для диэлектрических слоёв коэффициент α определяется в основном собственным поглощением на локализованных состояниях, поэтому для этого случая может быть использовано выражение (12) при соответствующих подстановках входных параметров коэффициентов. Кроме того, при облучении слоистых структур имеют место интерференционные эффекты. В наибольшей степени они проявляются при использовании монохроматических источников излучения.
Второй важной оптической характеристикой облучаемой структуры является коэффициент отражения, также зависящий от многих параметров:
где