До електрично неактивним домішках в германии і кремнії відносяться ізоелектронних домішки, а також такі домішки, як водень, кисень, азот

Для германію та кремнію ізоелектронними домішками є елементи з IVA підгрупи – Pb, Sn і C Домішки подібного роду не змінюють концентрацію носіїв заряду, проте можуть впливати на часи життя вільних носіїв заряду і робити внесок в випромінювальну рекомбінацію

Водень, кисень і азот, не будучи ізоелектронними, як правило, електрично неактивні в елементарних напівпровідниках Введення цих домішок у Ge і Si не призводить до збільшення концентрації вільних носіїв заряду, хоча вони і мають високу розчинність (див гл 7) Для водню однією з причин подібної поведінки є його здатність до розміщення в междоузлиях у вигляді нейтральних атомів або молекул H2 через його малого розміру Введений звичайними способами легування азот утворює нейтральні комплекси Ge3N4, Si3N4 (нітриду германію (кремнію)) Однак шляхом іонного легування з подальшим відпалом вдається вводити азот в Si так, що він розміщується атомарне у вузлах решітки, утворюючи при цьому донорний рівень Наявність домішки азоту в решітці кремнію призводить до появи характерної смуги інфрачервоного поглинання близько 106 мкм [32]

Особливе місце серед домішок в кремнії і германії займає кисень, який є залишковою, в більшості випадків шкідливою домішкою його концентрація залежить від способу отримання кристала Про поведінку кисню в Si і Ge відомо, що він в решітці основного речовини присутня або в атомарному вигляді, або утворює комплекси типу Si (Ge) Ox При цьому, якщо атоми кисню розміщуються в междоузлиях, то вони, мабуть, електрично неактивні Донорними ж властивостями володіють деякі комплекси Si (Ge) Ox Найбільше кисню зазвичай містять монокристали кремнію (германію), вирощені з кварцових контейнерів (вміст кисню в кремнії складає ~ 1018 см-3, см гл 5) 17 Звичайно при вирощуванні з розплаву

більша частина атомів кисню розміщується в междоузлиях і утворює електрично неактивні комплекси SiO2, хоча в малих концентраціях можуть утворюватися і електрично активні комплекси більш високого порядку Процеси, повязані з нагріванням кристала (термообробка, дифузія), можуть призводити до перерозподілу по концентрації різних типів кремній (германій)-кисневих комплексів Це перерозподіл відбувається в тих випадках, коли розподіл кисневих комплексів нерівноважної (твердий розчин Si (O) знаходиться в пересиченому стані при температурі обробки) Зміна концентрації електрично активних комплексів призводить до зміни електричних властивостей кристала Зокрема, при низькотемпературної (300-500 ◦ C) обробці в кристалах Si утворюються термодоноров SiO4 у вимірних концентраціях, які стійкі при 430 ◦ C комплекси

17Концентрацію кисню в кремнії зазвичай вимірюють по інтенсивності інфрачервоного поглинання на довжині хвилі 9 мкм, відповідної характеристичним коливанням звязку Si-O

нижчого порядку при цих температурах розпадаються При підвищенні температури вище 500 ◦ C комплекси SiO4 розпадаються і можуть зявлятися включення другої фази, які в свою чергу розпадаються при температурах прогріву матеріалу вище 1200 ◦ C

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002