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第卷第期物理学报.。.
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一/
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氢和温度对质子辐照硅的正电子
捕获的影口向
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熊兴民
中国升学院能物理研究所,北京,
年月日收到
用正电子湮没寿命测量研究了在×”叫和.“叫质子辐照硅单晶中盼
正电子捕获,
空位基本上都捕获了氢,
样品的第一轮升温溯量中都观测到双空位进一步捕获氢. 言氯双奎扭的荷电态随湿度升高在
附近发生由负萄电向中牲转变,
是负荷电的还是中牲的含氧双空位,随肴空位中捕获氢量的增加,它们的正电子寿命缩短,而
它们的捕获截面增加. 在负荷电台氢双空也中捕获氢不影响其捕获截面的温度关系.
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一
、引言
氢的掺入对硅材料和器件的性能产生显著影响,氢在硅中的状态与行为,氢与缺陷的
关系等引起人们很大兴趣. 尽管多年来对硅中掺人氢开展了大量工作,得到了许
多信息和证据,然而至今对于硅中氢的状态和行为,氢与缺陷的相互怍用还未有一个清晰
的了解. 正电子湮没技术在研究固体材料原子尺度的缺陷方面是一种十分有用的工具.
正电子和质子一样都带一个正电荷,有相似之处,因此用正电子湮没技术通过正电子来跟
踪材刳中氢的行为和氢与缺陷的相互作用等是十分有效的,能得到其他实验方法难以得
到的许多重要信息,对金属开展这方面工作已取得了许多很有意义的结果’.但在半导

等人“均质子辐照硅的研究,得到了正电子在辐照缺陷申湮没的结果,并未涉及氢在其中
的作用. 几年前我们的中子辐照含氢硅的正电子湮没研究, 得到在退火中氢与缺陷相互
作用的有意义结果. 近年来用慢正电子束作的质子辐照硅的研究, 得到辐照诱导的空
位缺陷和氢的分布等结果“.关于质子辐照硅中正电子捕获和氢与空位缺陷的相互怍用
的温度效应方面的工作未见过报道.
本工作通过用正电子湮没寿命测量研究质子辐照硅中正电子捕获的温度效应, 用正
电子湮没技术取得在瞬子辐照和在—温度范围的测量过程中氢与辐照诱导的
空位缺陷相互作用的实验证据,给出了正电子在空位缺陷中捕获机制的解释.
‘中国科学院科学基金资助柏课麒.
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期熊兴民:氢和显度对质子辐照硅的正电子捕获的影响
二、实验
样品为无位错高纯× . 型硅单晶. 经机械和化学抛光后、两对样品分别一墨“
用总剂量为.× /样品和.× /样品的质子辐照,束流约为
,样品温度略高于室温. 为了使入射到样品中的质子均匀地在辐照损伤区分布,要求
注人质子有较宽的射程偏差,在特照射样品上覆盖两层相同厚度的铝箔. 辐照到两对硅
样品的质子能量在.—. 之间, 分为.,.,.,.,,.,.,等八
■
个档次,各档次所用剂量基本相同. 根据在硅中质子射程一能量关系表“, 人射质子在直
到大约的深度范围内认为大体是均匀分布的.
正电子寿命测量使用一个优于± 温度调节