WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

концентрации дислокационных состояний. Поэтому для объяснения результатов, представленных на рис. 1–4, следует проанализировать возможные изменения самой дислокационной системы. В перколяционной системе 900C (t = 20 ч), видны кольцевые и отдельные точечные рефлексы. Кольцевые рефлексы наблюдаются на рентге- дислокационных сегментов статическая электропроводнограммах всех образцов с >15% и состоят из боль- ность экспоненциальным образом зависит от параметра, характеризующего связность этой системы, [8]. Изшого числа мелких точек, соответствующих отражению ложенная нами специфика формирования дислокационрентгеновского излучения от некоторых плоскостей в ячейках размером 1-20 мкм [4]. Интенсивность этих ре- ной структуры в пластически сильно деформированных образцах германия позволяет рассматривать изменение флексов изменяется при изменении азимутального угла, параметра как наиболее вероятную причину влияния т. е. каждое кольцо состоит из нескольких дуг. В образце скорости деформации и отжига при 900Cна ДЭ.

с = 46% после такого же отжига кольцо состоит из одной интенсивной и двух менее интенсивных дуг В настоящее время имеются многочисленные экспепротяженностью 20. Протяженность дуг (диапазон риментальные доказательства существования в пластиуглов разориентации между ячейками) увеличивается чески деформированных кристаллах разнообразных прос ростом, и в образце 3 (рис. 6) внутреннее коль- странственно неоднородных дислокационных структур цо оказывается почти сплошным. Отдельные точечные (слоистых, ячеистых, полигонизованных, фрагментирорефлексы на рентгенограмме для образца 3 отчетливо ванных и др.) [20–22]. Согласно [22], неравномерность проявляются после отжига при 900C в течение 12 и распределения дислокаций является результатом кине20 ч, что коррелирует с разрастанием светлых областей тической неустойчивости и самоорганизации, развиваю(рис. 5). Поэтому можно полагать, что симметрично щихся в дислокационном ансамбле из-за взаимодействия Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Влияние отжига на дислокационную электропроводность германия дислокаций друг с другом и с локальными препятствия- Td < 0.4Tm, способствует уменьшению внутренней ми. Пространственно-временной масштаб и морфология энергии, накопленной при деформации, благодаря проформирующихся дислокационных структур зависят от цессам полигонизации и рекристаллизации. Полигонивнешних и внутренних физических параметров. К пер- зация является более низкотемпературным процессом, вым относятся скорость и температура деформации, тип заметно изменяющим дислокационную структуру при нагружения, одиночное или множественное скольжение, нагреве. Если при деформации возникла ячеистая струка ко вторым — кристаллографическая структура, способ- тура и ячейки отделены друг от друга хаотическими ность к поперечному скольжению, начальная плотность скоплениями дислокаций, то полигонизация приводит дислокаций, степень деформации и другие [21]. Так, к ”сплющиванию” этих дислокационных областей и к например, одиночное скольжение способствует образо- образованию плоских двумерных малоугловых границ, ванию слоистых структур, а множественное — образо- разделяющих области, свободные от дислокаций. Выше ванию ячеистых структур. При высокой (Td > 0.6Tm) отмечалось, что полигонизация может иметь место и температуре деформации конкурируют два процесса — при деформации. Из [10,19] следует, что в пластически накопление дислокаций в кристаллах под действием сильно деформированных образцах кремния площадь реприложенного напряжения в виде хаотических скопле- гулярных дислокационных сеток значительно возрастает ний и перестройка этих скоплений в упорядоченные после отжига при T0 > 0.7Tm. О релаксации внутреннизкоэнергетические дислокационные структуры (стен- них напряжений, а следовательно, и об упорядочении ки и сетки) путем скольжения и неконсервативного дви- дислокационной структуры в образцах 1–3 в процессе жения дислокаций, т. е. образование полигонизованных отжига при 900C свидетельствует расщепление кольцеструктур [19,21]. Ячеистая дислокационная структура, вых рефлексов, которые соответствуют дублету Cu K содержащая фрагменты полигонизованных структур, на- на обратных рентгенограммах (рис. 6). Все, изложенное блюдалась в германии и кремнии после пластической выше, позволяет рассматривать увеличение ДЭ в образдеформации при Td > 0.7Tm до больших (15 < <40%) цах с < 50% после отжига при 900C как следствие степеней со скоростью v 2 · 10-4 с-1 [4,10]. Эта улучшения связности системы дислокационных сегменструктура изучалась методом просвечивающей электрон- тов. Определение численного значения параметра из ной микроскопии и представляет собой разветвленную экспериментальных данных затруднительно, поскольку систему дислокаций, расположенных преимущественно при модельном расчете статической ДЭ в [8] не были в малоугловых границах ячеек в виде хаотических дис- учтены особенности энергетического спектра дислокалокационных скоплений и двумерных сеток, причем ционных состояний, в частности наличие щели между доля регулярных фрагментов дислокационных сеток воз- донорными и акцепторными состояниями. Неизвестны растает при увеличении. Присутствие хаотических также и некоторые параметры дислокационной системы.

скоплений дислокаций проявляется, вероятно, и в ра- Процесс рекристаллизации осуществляется путем диальном размытии некоторых дуг на обратных рентге- формирования и движения или только движения больнограммах, которые соответствуют отражению рентге- шеугловых ( > 10) границ [16,17]. Такие границы новского излучения под самыми большими углами [4].

могут возникать при деформации до больших степеПоскольку температура и скорость деформации имеют ней вследствие накопления большой плотности дислокапротивоположное влияние на скорость перестройки дис- ций, а также в процессе высокотемпературного отжига.

локационной структуры [21], степень ее упорядочения В последнем случае сначала формируются малоуглосильно зависит от скорости деформации. При большой вые границы, которые мигрируют в сторону большей скорости деформации процесс накопления дислокаций объемной плотности дислокаций, присоединяя к себе преобладает над процессом упорядочения и получается новые дислокации и увеличивая тем самым угол развесьма неупорядоченная система дислокационных сег- ворота между соседними ячейками. Большеугловые ментов. При медленной деформации дислокационная границы образуются в областях, где имеются градисистема успевает понизить свою энергию и стать более енты углов (ориентационные градиенты). Важными упорядоченной. Поэтому можно ожидать, что в быстро параметрами, влияющими на характер изменения дисдеформированных образцах германия степень связности локационной структуры при отжиге, являются степень системы дислокационных сегментов ниже, чем в де- и скорость деформации. Согласно [16,17], в металлах формированных медленно, и бесконечный проводящий и сплавах рекристаллизация начинается только после кластер образуется при более высоких значениях. С достижения некоторой критической степени деформации этим предположением согласуется сдвиг зависимостей c. В образцах с

в образцах германия с < 50%. При дальнейшем Согласно [16,17], высокотемпературный отжиг гцк росте неоднородный характер распределения дислометаллов, пластически сильно деформированных при каций и других дефектов усиливается, возрастают углы 3 Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 548 С.А. Шевченко разориентации между соседними областями кристалла различных условиях приготовления пластически сильно и появляются области с большой запасенной энергией, деформированных образцов германия. Предположение которые характеризуются большими ориентационными об улучшении связности системы дислокаций при ее градиентами [20]. В этих местах появляются зародыши упорядочении подтверждается более высокой ДЭ в мерекристаллизации, критический размер которых превы- дленно деформированных образцах, а также увеличенишает 1 мкм [17]. ем ДЭ в быстро деформированных образцах с <50% С учетом изложенного выше для быстро деформи- после высокотемпературного отжига. Отсутствие рекрированных образцов германия значение c находится в сталлизованных областей в этих образцах позволяет преинтервале 50-60%. В образце 2 ( = 62%) зароды- небречь возможным вкладом проводимости по большеши рекристаллизации размерами больше критических угловым границам. Понижение накопленной внутренней образуются, вероятно, только в процессе отжига и по- энергии в образцах с >60% при высокотемпературном этому размер рекристаллизованных областей невелик отжиге связано в основном с увеличением размеров ре( 30 мкм) даже через 20 ч отжига при 900C. В обра- кристаллизованных областей, что приводит к ухудшению зец 3 ( = 71%) такие области возникают уже при связности дислокационной системы и уменьшению ДЭ.

деформации и сильно разрастаются при последующем Автор выражает благодарность В.В. Кведеру, отжиге. Сосуществование в этом образце макроскопичеМ.П. Карпову и Г.Е. Абросимовой за обсуждение ских областей с ячеистой структурой и крупных рекрипредставленных результатов и ценные замечания.

сталлизованных зерен (рис. 5) свидетельствует о неоднородности пластической деформации. Обратные рентгенограммы для этого образца характеризуются максиСписок литературы мальным азимутальным удлинением кольцевых рефлексов, отражающим большой разброс углов разориентации, [1] Ю.А. Осипьян, В.И. Тальянский, С.А. Шевченко. ЖЭТФ, при котором существование ориентационных градиентов 72, 1543 (1977).

представляется более вероятным.

[2] V.A. Grazulis, V.V. Kveder, V.Yu. Mukhina. Phys. St. Sol. (a), Увеличение скорости деформации усиливает неодно- 43, 407 (1977); 44, 107 (1977).

[3] Ю.А. Осипьян, С.А. Шевченко. Письма ЖЭТФ, 20, родный характер деформации и смещает c в сторону (1974).

меньших значений [16,17]. Это означает, что в медлен[4] В.А. Гончаров, Ю.А. Осипьян, С.А. Шевченко. ФТТ, 29, но деформированных образцах германия рекристалли1928 (1987).

зация могла бы иметь место при еще более высоких [5] V.V. Kveder, R. Labusch, Yu.A. Ossipyan. Phys. St. Sol. (a), значениях.

92, 293 (1985).

Образование рекристаллизованных областей в образ[6] D.J. Thouless. Phys. Rev. Lett., 39, 1167 (1977).

цах с > 60% является результатом исчезновения [7] R. Labusch, J.Hess. Phys. St. Sol. (a), 146, 145 (1994).

некоторой части дислокационных сегментов и должно [8] И.А. Рыжкин. ФТТ, 20, 3612 (1978).

приводить к уменьшению связности (параметра ) дис[9] H.G. Brion, P. Haasen. Phil. Mag. A, 51, 879 (1985).

локационной системы. В отличие от медленно деформи[10] S.A. Shevchenko, Yu.A. Ossipyan, T.R. Mchedlidze, рованных образцов, для которых значение y уменьшается E.A. Steinman, R.A. Batto. Phys. St. Sol. (a), 146, 745 (1994).

при увеличении [4], в образце 3 ( = 71%) после [11] С.А. Шевченко. ЖЭТФ, 115, 115 (1999).

[12] И.В. Кляцкина, М.Л. Кожух, С.М. Рывкин, В.А. Трунов, деформации значение y = 0.36 оказалось большим, чем И.С. Шлимак. ФТП, 13, 1089 (1979).

значение y = 0.25 в образце 2 ( = 62%). Этот факт, а [13] A.I. Kolyubakin, S.A. Shevchenko. Phys. St. Sol. (a), 63, также увеличение значения y до 0.62 в образце 2 после (1981).

отжига при 900C (t = 20 ч) можно объяснить некото[14] С.А. Шевченко. ФТП, 20, 275 (1986).

рым уменьшением параметра вследствие образования [15] E. Billig. Proc. Roy. Soc. A, 235, 37 (1956).

небольших ( 30 мкм) рекристаллизованных областей [16] С.С. Горелик. Рекристаллизация металлов и сплавов после деформации (в образце 3) или после отжига (М., Металлургия, 1967) гл. II–V. с. 17.

(в образце 2). Увеличение объема рекристаллизованных [17] F.J. Humpreys, M. Hatherly. Recrystallization and related областей в образце 3 при увеличении времени отжига веannealing phenomena (Oxford, Pergamon, 1996) ch. 5–7, дет к дальнейшему уменьшению параметра и величины p. 127.

ДЭ. Изменение характера температурной зависимости [18] H. Siethoff, W. Schroeter. Z. Metallkde., 75, 475 (1984).

[19] D. Gwinner, G. Packeiser. Phil. Mag. A, 42, 645 (1980).

ДЭ в этом образце (рис. 3) после отжига связано, [20] В.В. Рыбин. Большие пластические деформации и разпо-видимому, с вкладом рекристаллизованных областей рушение металлов (М., Металлургия, 1986) гл. 1, с. 14.

и(или) их границ в общую проводимость кристалла.

[21] F. Loucher. Sol. St. Phenomena, 35–36, 57 (1994).

[22] Г.А. Малыгин. УФН, 169, 979 (1999).

Заключение Редактор В.В. Чалдышев Совокупность экспериментальных данных, представленных в данной работе, свидетельствует о чувствительности ДЭ к изменению дислокационной структуры при Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Влияние отжига на дислокационную электропроводность германия Effect of annealing on the dislocation electroconductivity of germanium S.A. Shevchenko Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, 142432 Chernogolovka, Russia

Abstract

Single crystals of n-type germanium with a donor concentration of 3 · 1012 cm-3 were deformed at 760C to shear strains of 71% at the shear strain rate being 6 · 10-3 s-1, cooled to room temperature and then annealed at 900C for t 20 hours. The low temperature dc electrical conductivity of the holes trapped on dislocations in a branchy dislocation system was measured before and after annealing of the samples deformed. The annealing was found to promote an increase in electric conductivity of samples with < 50% and a decrease in samples with > 60%. The selected etching and the x-ray analysis showed that the presence of recrystallized regions was the main structural distinction of samples with >60%. The effect of the annealing on the dislocation electrical conductivity is supposed to be due to the increase in the connectivity of the dislocation system at <50% and to its decrease at >60%.

Pages:     | 1 ||



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.