WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

Общность изложенных положений прикладной значимости достаточна для создания атласов параметров и характеристик самых различных эффектов на поверхности и в объеме кристалла от широкого спектра ТФР и воздействий, приводящих к удалению матричных атомов. Такие данные по отношению к разным кристаллам, к широкому спектру не только известных, но и гипотетических воздействий, могут быть полезны как в микроэлектронике, так и в других областях техники, предполагающих создание слоистых систем, защитных и упрочняющих покрытий с заранее заданными свойствами.

Достоверность результатов работы обусловлена:

- соответствием результатов теории с экспериментальными данными не только опытов автора, но также данными, полученными различными исследователями в ведущих лабораториях мира;

- согласованием теоретических результатов с классическими представлениями, для которых они являются развитием на случай неравновесных ситуаций в подсистеме собственных ТД кристалла, достигаемых целенаправленным раздельным введением в решетку V или I;

- использованием широкого спектра современных методов исследования при проведении экспериментов: вторичной ионной масс-спектроскопии, рентгеновского микроанализа, емкостных методов исследования, включая спектроскопию глубоких уровней, экзоэлектронной эмиссии, методов катодо- и фотолюминесценции, в том числе низкотемпературных, методов ренгеновской дифракции, а также зондовых и металлографических методов исследования.

Автор защищает:

  • Единую модель генерации собственных ТД в элементарных кристаллах под воздействием ТФР на их поверхности, позволяющую проводить количественную оценку следующих параметров: энергии образования ТД в условиях ТФР, предельной степени пересыщения кристалла ТД, коэффициента кинетической реализации этих предельных пересыщений, а также критерия прогноза ожидаемого типа неравновесных ТД. Результаты расчета параметров генерации ТД и ТФР для систем металл-Si, Si-SiO2 и Si-Si3N4, полученные на основании разработанной единой модели.
  • Следствия единой теории генерации ТД при ТФР, позволяющие a’priori оценивать характеристики собственно ТФР: энергию активации реакции, последовательность образования фаз в твердофазных системах с полифазной диаграммой состояния. Результаты расчета указанных параметров для некоторых ТФР в системах металл-Si, Si-SiO2.
  • Эффект взаимного влияния пространственно разнесенных ТФР и ионно-имплантированных слоев, который заключается в понижении (примерно на 100оС) температуры начала ТФР и восстановления электрической проводимости ионно-имплантированных слоев Si.
  • Комплекс экспериментальных результатов по стимулированным ТФР процессам: экзоэлектронной эмиссии с поверхности Si, ускоренной диффузии Sb из подложки в эпитаксиальный слой Si в структуре V-Si, электрической активации внедренных примесных атомов.
  • Обобщенную феноменологическую модель генерации неравновесных V при внешних воздействиях, обеспечивающих прямое, без образования промежуточных твердых фаз, удаление матричных атомов с поверхности кристалла, включая специальные требования к внешнему воздействию и кристаллу.
  • Модель трансформации размеров кластеров собственных дефектов в двухкомпонентном растворе собственных ТД в изотермическом процессе, а также эмиссионную модель распада кластеров при резком нагреве кристалла.
  • Комплекс экспериментальных данных по эффектам в исходных кристаллах и в ионно-имплантированных слоях, стимулированным введением неравновесных V за счет принудительного отбора матричных атомов кристалла методом его высокотемпературного химического или плазмо-химического травления.
  • Результаты экспериментов, подтверждающие генерацию неравновесных вакансий в условиях принудительного отбора матричных атомов кристалла методом фотостимулированной сублимации атомов Si.
  • Эффекты улучшения структурного совершенства кристаллов полуизолирующего GaAs, повышения электрофизических и люминесцентных свойств ионно-легированных кремнием слоев на его основе, благодаря предварительному введению в бинарный кристалл неравновесных вакансий по подрешеткам As и Ga при высокотемпературном химическом травлении кристалла в условиях поддержания его стехиометрического состава.

Публикации и доклады. Результаты диссертационной работы в полной мере изложены в 45 научных публикациях в ведущих рецензируемых отечественных и зарубежных журналах [1-16], материалах отечественных и международных конференций [17-38], а также в материалах авторских свидетельств на изобретения [39-45]. Список этих публикаций приведен в конце автореферата. Общее число опубликованных научных трудов автора по специальности диссертации – более 75.

Апробация результатов работы.

Результаты работы доложены и обсуждались на различных международных и отечественных научных конференциях [17-38] и симпозиумах, в числе которых:

- VI Конференция по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок», Новосибирск, 1982.

- 7 Международная конференция по ионной имплантации в полупроводниках и других материалах», Вильнюс, 1983.

- Всесоюзная конференция по радиационной физике полупроводников и родственных материалов, Ташкент, 1984.

- Международная конференция по импульсным и лучевым воздействиям на материалы - EPM-87, Dresden, GDR, 1987.

- Всесоюзная конференция «Ионно-лучевая модификация материалов», Черноголовка, 1987.

- XII Всесоюзная конференция по микроэлектронике, Тбилиси, 1987.

- Всесоюзная конференция по физико-химическим основам легирования, Москва, 1988.

- Международная конференция по ионно-лучевой модификации материалов - IBMM-88, Japan, 1988.

- Международная конференция по ионной имплантации и ионно-лучевому оборудова-нию - Ion implantation and ion beam equipment (I3BE), Elenita, Bulgaria, 1990.

- Международная конференция по прикладным вопросам металлизации в схемах со сверхвысокой степенью интеграции - Metallization in ULSI Application, Murray Hill, NJ USA, 1991.

- Международная конференция по компьютерным приложениям в области материаловедения - CAMCE-92, Yokogava, Japan, 1992.

- Международный симпозиум Общества Исследователей Материалов, MRS-87, MRS-90, MRS-92 Strasbourg, France, 1987, 1990, 1992.

- 5 Международная конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностике кремния, нанолегированных структур и приборов на его основе «Кремний – 2008», Черноголовка, 2008.

- Одиннадцатая научно-прикладная конференция «Кремний 2008» -11th Scientific and Business Conference “Silicon 2008”, Чехия, 2008.

Вклад автора в результаты работы.

Теоретическая часть работы, результаты которой составляют основу положений, выносимых на защиту, все расчеты параметров генерации ТД и характеристик ТФР, иллюстрирующие возможности развитых модельных представлений, автором выполнены самостоятельно и опубликованы в нескольких работах без соавторов. Во всех экспериментальных исследованиях автор принимал непосредственное участие в постановочной части эксперимента, в обсуждении и вычислительной обработке их результатов. Инструментальная часть экспериментов, связанная с использованием специализированных аналитических методов экспериментальных исследований, выполнена коллегами и соавторами автора диссертации по научным публикациям.

Структура работы. Работа включает оглавление, введение, заключение и 9 глав описания исследований, которые условно можно разбить на два раздела. Первый раздел (1-4 главы) посвящен вопросам генерации ТД в условиях протекания ТФР на поверхности кристалла и сопутствующим ей процессам в объеме кристаллической решетки. Во втором разделе диссертации (5-9 главы) рассмотрены условия образования неравновесных ТД при стимулированном отборе поверхностных атомов и сопутствующие эффекты в объеме кристалла.

Общее количество страниц диссертационной работы - 280, включая 51 рисунок, 22 таблицы. Библиография составляет 158 ссылок.

Краткое содержание диссертационной работы

Первая глава - «Единая модель генерации собственных точечных дефектов при твердофазных реакциях на поверхности моноатомных кристаллов». Под твердофазными реакциями (ТФР) понимают реакции, в которых один из реагентов и продукт химической реакции находятся в твердом состоянии. Второй реагент может быть в любом из четырех агрегатных состояний.

Рассматривается граница раздела А-В, имеющая атомарный контакт между компонентами А и В. Компонент В всегда моноатомный кристалл В (т.е. В В). Компонент А – инвариантен. В общем случае он может состоять из атомов или молекул, находиться в газообразном (или в виде плазмы), жидком или твердом агрегатом состоянии в зависимости от типа исходной системы. Кроме того, инвариантность А определяется химией реагента и продуктом реакции, а также стадией формирования слоя новой фазы. Большое количество возможных сочетаний элементов А и В, инвариантность границы раздела А-В даже в пределах одной исходной системы определяет многообразие ТФР и позволяет характеризовать твердофазные реакции как широкий класс физико-химических воздействий на кристалл.

Отправной точкой для разрабатываемой модели генерации неравновесных ТД в кристалле при ТФР на его поверхности является молекулярный дисбаланс объемов, возникающий при встраивании молекулы новой фазы АхВу на границе раздела с кристаллом. Элементарный объем молекулы АхВу не равен сумме объемов атомов (или молекул) реагентов, затраченных на построение этой молекулы. По этой причине, при встраивании вновь рожденной молекулы АхВу на границе раздела, возникает дисбаланс =1-2 между молекулярным объемом 1=АхВу и объемом 2 условной полости для размещения новой молекулы. На величину также может оказывать влияние механизм диффузии реагента через растущий слой новой фазы в зону реакции.

Для ТФР, протекающих на границе раздела с кристаллом, часть молекулы АхВу располагается в кристалле, а (1- ) часть по другую сторону от условной математической границы раздела кристалла с растущим слоем новой фазы. С учетом этого, в работе вводится понятие парциального дисбаланса объемов размещения по обе стороны от границы раздела, т.е. величины А, В. Значения А, В могут отличаться друг от друга и даже иметь различный алгебраический знак. Алгебраическая сумма парциальных дисбалансов объемов дает интегральный дисбаланс размещения на границе раздела =А + В.

В качестве первого приближения предполагается, что коэффициент распределения объема молекулы в кристалле определяется долей объема атомов кристалла по отношению к объему всех атомов молекулы АхВу, т.е.

1 BА1В1/А1В1= у1В/(x1А + у1В).

Объем молекулы или атома в своей фазе =М/(NA) естественным образом выражен через молярную (атомарную) массу М, удельную плотность и число Авогадро NA. С учетом коэффициента распределения объема молекулы новой фазы 1 для парциальных дисбалансов объемов размещения, возникающих на границе раздела получены выражения

В = А1В1 (y1B)/(x1A + y1B) у1В ,

А = [x1АА1В1/(x1А + у1В)] - x1А.

Эти выражения соответствуют ситуации, когда молекула новой фазы образуется в результате реакции из так называемых чистых компонентов x1A+y1B=Ax1By1.

Рис.1 Иллюстрация к возникновению молекулярного дисбаланса для размещения молекулы новой фазы, образованной из чистых компонентов исходной А-В системы.

Для парциальных несоответствий молекулярных объемов при зарождении второй и последующих фаз из промежуточных компонентов в реакции типа Ax1By1 + mB = nAx2By2 получены выражения

В = 2А2В2 - (mB + 1А1В1)/n,

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»