空间用掺锗硅单晶及器件的微缺陷研究

具有高抗辐照能力的空间用直拉硅单晶，是国防微电子领域急需开发的重要基础材料之一。利用在直拉硅单晶中掺杂微量的锗原子来提高硅晶体材料及硅基微电子器件的抗辐照性能，这一新思路在国际上具有明显的创新性。本项目的研究将揭示微量掺锗直拉硅单晶中辐照缺陷的深能级性质和分布特征，指出掺锗对辐照缺陷的调控机制和作用机理；研究掺锗直拉硅中辐照缺陷与晶体微缺陷的作用，阐明锗关复合体对器件制造过程中缺陷间相互结合和演化规律的影响；并指出掺锗直拉硅单晶及器件经辐照后电学性质的变化规律，探索利用掺锗提高空间用微电子器件工作稳定性的机理。通过本项目的研究，将基本了解空间用掺锗直拉硅单晶辐照缺陷的性质及掺锗对硅基器件抗辐照能力的影响规律，为掺锗直拉硅单晶在空间微电子领域的应用提供理论基础。

利用在直拉硅单晶中掺杂微量的锗原子提高空间用硅基半导体器件的抗辐照性能，是国防微电子领域开发高抗辐照能力基础半导体材料的重大创新点之一。经过本项目的研究，得到以下成果：更深入、系统的解释掺锗抑制硅片中FPD及大尺寸空洞型缺陷、提高硅片机械强度的原理；研究发现掺锗硅材料为衬底的二极管器件抑制热施主的形成，并可保证良好的生产成品率；深入研究电子辐照缺陷的深能级特征及分布状况，得到掺锗对不同种类辐照缺陷的影响效果，并揭示锗原子在辐照粒子入射晶格过程中的作用机理；揭示掺锗影响辐照缺陷退火消除过程的机制，解释掺锗抑制辐照后氧沉淀过程的机理，以及辐照缺陷与晶体微缺陷之间的相互作用；指出掺锗硅器件经过辐照后电学性质变化规律，对比得到电子辐照与中子辐照对器件性能影响效果的差异。基于以上成果，在国际知名期刊，如J. Appl. Phys.、J. Crys. Growth、Scripta Materialia等，共发表论文15篇。