Analysis of dopant diffusion in molten germanium induced by pulsed nd : yag laser

Abstract

Laser - induced diffusion of various dopant elements into intransic germanium based on the dipping of Ge into dopant solution, have been used to produce doped ge layer using yag pulse laser with 300us duration ( A, = 1.664(1 m), Four point probe measurments of the layer conductance were used to study the effect of the doping controlled parameters mainly laser flunce, dopant solution, and annealing conditions. Doped sample Tann = 200- 500 C for time t mn = 45 subjected to subsequent thermal annealing (at the temperature and to plused leacr annealing (en<5rgy density in a min) pluse E=5.2 - 9.5 J/cm2) in order to establish optimal condition. A monotonic decrease in the sheet rcsostance with increasing energy density for all values of E > 10 J/cm2. The layer conductance of doped layer increased with the values of electric fleid and substrate temperature. Thr degree of electric activation of laser annealed (under opitmal conditions) doped layer was much better than the corresponding parmeters of the layer annealed thermally under any condition in our experiments.

درست عملية الانتشار المحتث بوسطة ليزر النديميوم ياك النبفي بطول موجي 064 ، 1 مايكرومتر وبزمن نبضه 300 مايكرو ثانية لعناصر مختلفة ضمن الجرمانيوم النقي وذلك بغمر الجرمانيوم في محاليل الشوائب للحصول على طبقة مشابه من الجرمانيوم. استخدمنا طريقة المجسات الاربعة لقياس توصيلية الطبمقة المشابه ولدراسة تأثير المعلمات الاساسية مثل كثاضة الطاة ظ ، محلول الشائبة وظروف التلدين . العينات المشابه اخضت لعمليات تلدين حرارية تقليدية ( 200 - 500 م ولزمن 45 دثيقة) ولعمليمات تلدين بواسطة الليزر النبضي (لكثافات طاقة 2 ر5 - 6 ، 9 جول / سم 2) بهدف الوقوف على أفضل ظروف تلدين . من القياسات تبين لنا حصول تناقض مضطرد في المقاومة الكهربائية (لسطحية بزيادة كثافة طاقة الليزر ولكل القيم الاكبر من 10 جول / سم 2 . كذلك ظهر لنا ان توصيلية الطبقة المشابه تزداد بوجود المجال الكهربائي الخارجي ودرجة حرارة القاعدة . وان درجة الفعالية الكهربائية للشوائب كانتما اتضل عند التلدين بواسطة الليزر (غغط الظروف المثلى) بالمقارنة مع التلدين الحراري التقليدي .