СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 енс) электронов на единицу площади, допустим, на 1,0 см 2 будет определять- ся соотношением периодов полурас- пада (T П ), то есть коэффициент эффек- тивности К равен . В итоге, гипотетическая эффектив- ность источников бета-питания на основе систем 147 Pm/GaAs и 63 Ni/Si с оди- наковой концентрацией радиоактив- ных атомов (изотопов) будет выражать- ся в соотношении количества генери- руемых (ионизируемых) электронов в решётках Si и GaAs от изотопов 63 Ni и 147 Pm, умноженногона коэффициентК Э . Отсюда следует, что теоретический потолок соотношения эффективности К Э2 бета-источников питания на основе 147 Pm/GaAs и 63 Ni/Si составляет . То есть чисто теоретически, при рав- ной концентрационной радиоактивно- сти изотопов 147 Pm и 63 Ni (её выража- ют в мкКи), потолочная эффективность систем бета-источников на основе изо- топов – аналогов 147 Pm, то есть с макси- мальной энергией электронов 220 кэВ и 63 Ni – 67 кэВ, на кремнии и арсени- де галлия отличается более чем на два порядка. Для сравнения, реальное зна- чение соотношений радиационной активности в расчёте на 1,0 г изотопа прометия 147 и никеля 63 выражается дробью [5] и, с учётом лавини- зации электронов при прочих равных условиях, эффективность бета-источ- ников на основе 63 Ni/Si и 147 Pm/GaAs реально будет отличаться как мини- мум в 45 раз! Отсюда следует, что относительно несложно рассчитать толщину плён- ки изотопа 147 Pm на поверхности LPE i-GaAs c учётом вынужденного само- рассеяния радиационных электро- нов в кристаллической решётке 147 Pm. Чаще всего приемлемая толщина ради- оизотопа 147 Pm с учётом ТКР и фактора саморассеяния на поверхности полу- проводника составляет около 6 мкм. В принципе, такие толщины являются потолочными и для 63 Ni. Иначе, пред- положим, при температуре кристал- ла свыше T j > 100 ° C изотопы метал- лов просто разорвут полупроводник на куски, не говоря уже о «катакомб- ной» Trench– 63 Ni/Si-конструкции, в которой при высокой рабочей тем- пературе будет наблюдаться обыч- ная «закоротка». Здесь также умест- но привести зависимость количества генерируемых электронов в полу- проводнике от энергии изотопного электрона в реальных условиях, то есть при разумно допустимых тол- щинах плёнок металлических изото- пов на поверхности полупроводника ( ≤ 6,0 мкм) и газового 3 Н [8] (см. рис. 6). Из графика следует, что при энер- гиях изотопных электронов ≈ 5 кэВ генерация электронно-дырочных пар практически отсутствует (например, изотопы 3 Н), поэтому изотопы с энер- гией ≈ 5 кэВ исключительно удобны для создания электронных пучков для про- цесса электронной нанолитографии (10,0–1,0 нм). Приведённый выше расчёт произве- дён для материалов: а) Si с ρ ≈ 500 Ом × см с W p–n ≈ 12 мкм; б) i-GaAs c ρ > 10 9 Oм × см с W i ≥ 55 мкм, где W p–n и W i – ширина физическо- го p–n-перехода, содержащего область пространственного заряда. Реклама © СТА-ПРЕСС