半導體核嬗變摻雜

　　用一定能量的中子、帶電粒子或γ射線等照射材料，通過選擇的核反應在基體中生成原來不存在的新元素，達到半導體材料的摻雜目的。目前，隻有中子嬗變摻雜(NDT)得到瞭實際應用。此方法的原理是K.拉克－霍羅維茨於1951年提出的。1974年成功地用核反應爐熱中子對區熔矽進行核嬗變摻雜，首次生產瞭商品的中子嬗變摻雜矽。目前中子摻雜矽單晶已成為工業產品，產量逐年增加。

　　超純矽在反應堆內主要同熱中子發生如下核反應

。

此反應生成的穩定 ³¹P就是N型矽希望摻入的施主元素，經照射後達到的 ³¹P濃度 N ₁（單位：厘米 ^-3）可用公式

計算。式中N₂為矽核³⁰Si的數密度（厘米^-3）；σ為³⁰Si的熱中子輻射俘獲截面(0.11靶恩)；φ為熱中子註量率（厘米^-2·秒^-1）；t為照射時間（秒）。

　　核嬗變摻雜的突出優點是摻雜精度高和引入的雜質分佈均勻。但反應堆的快中子和γ射線還會同時在矽中造成許多輻照缺陷，使矽的物理性能發生顯著變化。研究表明，為恢復矽的電學性能，需經800～900℃的退火處理。

　　半導體核嬗變摻雜的主要限制之一是殘餘放射性，對於中子摻雜區熔矽，這主要來源於放射性同位素³²P(半衰期為14.3天) 。因此，照射後的樣品需經一定時間的輻射冷卻，方可作為非放射性材料操作。

　　目前，對核嬗變摻雜的研究主要集中在輻照技術、輻照缺陷的本質和退火行為以及擴大應用的可能性等問題。