关于半导体核嬗变掺杂介绍

[拼音]：bandaoti heshanbian chanza

[外文]：nuclear transmutation doping of semiconductor

用一定能量的中子、带电粒子或γ射线等照射材料，通过选择的核反应在基体中生成原来不存在的新元素，达到半导体材料的掺杂目的。目前，只有中子嬗变掺杂(NDT)得到了实际应用。此方法的原理是K.拉克－霍罗维茨于1951年提出的。1974年成功地用核反应堆热中子对区熔硅进行核嬗变掺杂，首次生产了商品的中子嬗变掺杂硅。目前中子掺杂硅单晶已成为工业产品，产量逐年增加。

超纯硅在反应堆内主要同热中子发生如下核反应

。

此反应生成的稳定31P就是N型硅希望掺入的施主元素，经照射后达到的31P浓度N1（单位：厘米-3）可用公式

计算。式中N2为硅核30Si的数密度（厘米-3）;σ为30Si的热中子辐射俘获截面(0.11靶恩);嗞为热中子注量率（厘米-2·秒-1）；t为照射时间（秒）。

核嬗变掺杂的突出优点是掺杂精度高和引入的杂质分布均匀。但反应堆的快中子和γ射线还会同时在硅中造成许多辐照缺陷，使硅的物理性能发生显著变化。研究表明，为恢复硅的电学性能，需经800～900℃的退火处理。

半导体核嬗变掺杂的主要限制之一是残余放射性，对于中子掺杂区熔硅，这主要来源于放射性同位素32P(半衰期为14.3天) 。因此，照射后的样品需经一定时间的辐射冷却，方可作为非放射性材料 *** 作。

目前，对核嬗变掺杂的研究主要集中在辐照技术、辐照缺陷的本质和退火行为以及扩大应用的可能性等问题。