Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 679-686 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:01980001503067900

Caractérisation des défauts produits dans GaAs irradié aux protons par analyse des transitoires thermiques et optiques de capacité

G. Guillot¹, A. Nouailhat¹, G. Vincent¹, M. Baldy¹ et A. Chantre<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique de la Matière (3), I.N.S.A. de Lyon, 20, avenue A.-Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex, France
²  C.N.E.T., BP 42, 38240 Meylan, France

Abstract
Thermal capacitive spectroscopy (DLTS, conductance) have been performed on n type Gallium Arsenide Schottky barrier structures irradiated at 300 K and 77 K with one hundred keV protons at dose of some 1011 p +/cm2. At 300 K, the defects created are the electron traps E2, E3, E4, E5 found after electron irradiation. Another defect (Ec - 0.3 eV, σna = 3 x 10-14 cm2) is found at moderate dose. At 77 K, a new electron trap (Ec - 0.26 eV, σ na = 9 x 10-13 cm2) which anneals between 200 K and 300 K is detected. The E2 and E3 defects are also created after a low temperature irradiation. Preliminary results concerning the variations of these traps after the thermal annealing stages between 200 K and 300 K are described. We have also applied the new method of DLOS (Deep Level Optical Spectroscopy) to the determination of the optical capture cross section σ0n(hv) of E3 which allowed us to precise the lattice relaxation effect of this centre.

Résumé
Nous avons analysé, par spectroscopie capacitive thermique (DLTS, conductance) les défauts créés à 300 K et à 77 K par irradiation de protons (énergie 90 keV, dose : quelque 1011 ions/cm2) dans des diodes Schottky Au-GaAs de type n. A 300 K, les défauts produits sont les pièges à électrons E2, E3, E4, E5 trouvés après irradiation aux électrons. A dose d'implantation moyenne, un autre défaut (E c - 0,3 eV, σna = 3 × 10-14 cm2) est mis en évidence. A 77 K, un nouveau piège à électron (Ec - 0,26 eV, σna = 9 x 10-13 cm2) qui se recuit entre 200 K et 300 K est observé. Les défauts E2 et E3 sont aussi produits après une irradiation à basse température. Des résultats préliminaires concernant l'évolution de ces pièges lors des étapes de recuit entre 200 K et 300 K sont donnés. Nous avons également appliqué la nouvelle méthode de DLOS (Deep Level Optical Spectroscopy) à la mesure de la section efficace de capture optique σ0n( hv) de E3, ce qui nous a permis de préciser l'effet de relaxation de réseau sur ce centre.

PACS
6180J - Ion beam effects.
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7330 - Surface double layers, Schottky barriers, and work functions.
7340N - Electrical properties of metal nonmetal contacts.
7850G - Impurity and defect absorption in semiconductors.
2520D - II VI and III V semiconductors.
2530D - Semiconductor metal interfaces.

Key words
defect electron energy states -- gallium arsenide -- impurity and defect absorption spectra of inorganic solids -- proton effects -- Schottky effect -- defects -- GaAs -- proton irradiation -- thermal transients -- optical capacity -- DLTS -- conductance -- electron traps -- electron irradiation -- thermal annealing -- DLOS -- optical capture cross section -- lattice relaxation -- III V semiconductors -- deep level optical spectroscopy -- thermal capacitive spectroscopy -- n type GaAs Schottky barrier