WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Особенно отчетливо процессы торможения проявляПри анализе влияния электрического поля на поются в легированных полупроводниках из-за сегрегации движность линейных дефектов в кремнии необходимо примеси вблизи ядра дислокации и образования приучесть акцепторные свойства линейных дефектов в n-Si месных атмосфер, характерный размер которых можно и донорно-акцепторные в p-Si [2]. Расстояние, на оценить как [5] котором поле заряженной дислокации компенсируется полем ионизированных доноров, оценивается для кремDWbnt n+r0 = n(n + 2), (14) ния значением R 2nm [2]. Поэтому из-за полного kT экранирования основной вклад в силовое воздействие на где D — коэффициент объемной диффузии атомов при- дислокации при токовых нагрузках вносит электронный меси, W — энергия связи, kT — тепловая энергия, или дырочный ветер, который и предопределяет напраt — время термообработки. вленное перемещение объекта ”дислокация–примесное При комнатных температурах и малых плотностях облако” в направлении движения основных носителей тока вероятностью отрыва дислокации от атмосферы заряда.

Коттрела даже с учетом термических активаций мож- Анализ пробегов линейных дефектов, проведенный нано пренебречь. Предполагаемый механизм перемещения ми по 80 индивидуальным дислокациям, свидетельствует 6 Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 2002 А.А. Скворцов, А.М. Орлов, В.А. Фролов, А.А. Соловьев Основные параметры электропереноса Образец, · m c0, m3 1, m2/A 2, s 3, s 4, 1/s Zeff, 1/atom V0, m/s Dd, m2/s n-Si 10-4 5 · 1024 фосфор 3 · 10-7 7.27 · 10-6 4.23 1.77 0.06 4.1 · 10-5 3.2 · 10-p-Si 5 · 10-4 2 · 1024 бор 3.5 · 10-7 1.36 · 10-5 8.34 0.86 –0.01 2.2 · 10-5 1.5 · 10-о преимущественном движении краевых дислокаций в fmax = 0.15 Hz при j = 0.5 · 105 A/m2, нетрудно расn-Si к положительному электроду. При рассмотрении считать период Пайерлса a 0.3 nm, согласующийся со дислокационного p-Si наблюдается инверсия скорости значениями для ковалентных кристаллов, и подвижность линейных дефектов и их транспорт осуществляется к дислокаций µd = 1.4 · 10-12 m2/(V · s).

отрицательному электроду. Типичные результаты этих Таким образом, проходящий через образец электриисследований приведены на рис. 4. Увеличение токовых ческий ток вытесняет дислокации даже при комнатных нагрузок приводит к ускоренному перемещению краевых температурах. При этом возрастание ”токовых нагрузок” дислокаций в кремнии, что не может не отразиться на способствует ускорению темпа дислокационных перехоакустической эмиссии образцов [11]. дов, следовательно, и скорости дрейфа дислокации, что Проведенные акусто-эмиссионные исследования изу- непосредственно отражается на спектрах акустоэмиссичаемых образцов продемонстрировали закономерное онных откликов. Таким образом, регистрация эмиссионсмещение спектра акустической эмиссии в сторону ных процессов позволяет in situ отслеживать динамику больших частот и увеличение амплитуды эмиссионного дислокаций в полупроводнике.

отклика (рис. 5) при возмущении системы электри- Проанализируем взаимосвязь fmax с плотностью тока, ческим током. Причем электростимулированные изме- протекающего через образец. Для этого с учетом (13) нения средней скорости направленного перемещения и (16) перепишем уравнение (17), представив его вначадислокаций и характерной частоты спектра АЭ хорошо ле в виде соотношения коррелируют между собою. К примеру, увеличение j в Epn-кремнии (0.05 · cm) с 4 · 105 до 6 · 105 A/m2 приводит fmaxa = V0 exp kT к 1.5 кратному увеличению как V, так и fmax. Такая согласованность позволяет связать максимум спектра c0L fmaxareZeffNat j - fmaxa ln b сигналов АЭ с характерной частотой переходов дисло- 2DdkT Dd exp, (18) каций из одного метастабильного состояния в другое kT V = afmax, (17) а затем для удобства последующего графического анализа в виде здесь a — величина одного скачка. Кроме того, само наличие акустоэмиссионного отклика свидетельству1 Ep2 fmax ет о прыжковом характере движения дислокаций [18].

j = + ln 2 fmax +3 fmax ln, (19) 1 kT Действительно, используя экспериментальные значения скорости дислокаций V = 0.5 · 10-10 m/s, характерные где размеры константы eZeffNatb a c0Lba Dd 1 = ; 2 = ; 3 = ; 4 =.

kT V0 2Dd(kT )2 arВидно, что увеличение токовых нагрузок должно сопровождаться смещением максимума спектра АЭ по оси частот. Наглядной иллюстрацией этого для донорного и акцепторного кремния является рис. 5, где наблюдается хорошее согласование эксперимента с уравнением (19) при найденных значениях i (см. таблицу), r0 = 6nm и значении барьера Пайерлса II рода (Ep2 0.5eV) [11].

Это позволяет определить величину эффективного заряда Zeff, коэффициента диффузии Dd и предэкспоненциальный множитель V0 в уравнении (15). Найденные значения основных параметров электропереноса сведены в таблицу.

Рис. 5. Токовая зависимость максимума спектра акустичеВидно, что численные значения V0, Dd и Zeff, найской эмисии в кремнии: точки — эксперимент, непрерывная денные по акустоэмиссионному отклику и по смещелиния — результаты расчета. 1 — n-типа (Nd = 5 · 1024 m-3);

2 — p-типа (Na = 2 · 1024 m-3). нию дислокационных ямок травления в возмущающих Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Электростимулированное движение краевых дислокаций в кремнии при комнатных температурах электрических полях, принимают разумные значения. [17] М.А. Алиев, Х.О. Алиева, В.В. Селезнев. ФТТ 41, 6, (1991).

Завышенные значения Dd по отношению к объемной [18] В.Д. Нацик, К.А. Чишко. ФТТ 14, 11, 3126 (1972).

диффузии [19] могут свидетельствовать об облегченной [19] Б.И. Болтакс. Диффузия в полупроводниках. Физматлит, диффузии в области ядра дислокации при наличии элекМ. (1961). 462 с.

трического поля и поля дальнодействующих внутренних [20] Л.Н. Лариков, В.И. Исайчев. Диффузия в металлах и напряжений в деформированном кристалле, но по порядсплавах. Справочник. Наук. думка, Киев (1987). 509 с.

ку величины они типичны для зернограничной диффузии при TR [20]. К сожалению, мы не располагаем литературными сведениями по электростимулированному дрейфу дислокационно-примесных структур, которые позволили бы провести сравнительный анализ.

Таким образом, в работе исследовано движение краевых дислокаций в кремнии при комнатных температурах (300-450 K). Показано, что при электрическом воздействии определяющим механизмом перемещения является сила электронного (для n-Si) или дырочного (для p-Si) ветра, определяющего знак эффективного заряда краевой дислокации, окруженной примесным облаком. Полученные результаты указывают на невозможность отрыва дислокации от примесного облака при рассматриваемых токовых и тепловых нагрузках, хотя их движение лимитируется диффузией атомов к ядру в электрическом поле и поле внутренних напряжений дислокации. Предполагаемый механизм перемещения связан с переходом дислокации (или ее фрагмента) в соседнее метастабильное состояние с диффузионным увлечением атомов примеси к ее новому положению.

Список литературы [1] Т. Судзуки, Х. Есинага, С. Такеути. Динамика дислокаций и пластичность. Мир, М. 1989. 296 с.

[2] В.Б. Шикин, Ю.В. Шикина. УФН 165, 8, 887 (1995).

[3] Дж. Хирт, И. Лоте. Теория дислокаций. Атомиздат, М.

(1972). 600 с.

[4] Н.К. Нечволод. Ползучесть кристаллических тел при низких температурах. Вища школа, Киев. (1980). 184 с.

[5] Ж. Фридель. Дислокации. Мир, М. (1987). 626 с.

[6] В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников. Наука, М. (1990). 688 с.

[7] Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. Наука, М.

(1978). 471 с.

[8] Физические величины. Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. Энергоатомиздат, М. (1991).

1232 с.

[9] Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория упругости. Физматлит, М. (1961). 204 с.

[10] К.Е. Никитин. ФТТ 36, 12, 3587 (1994).

[11] А.М. Орлов, А.А. Скворцов, В.А. Фролов. Письма в ЖТФ 25, 3, 28 (1999).

[12] Л.Б. Зуев. Физика электропластичности щелочно-галоидных кристаллов. Наука, Новосибирск (1990). 120 с.

[13] Мл. Марпл. Цифровой спектральный анализ и его применение. Наука, М. (1990). 387 с.

[14] В.И. Спицин, О.А. Троицкий. Электропластическая деформация металлов. Наука, М. (1985). 160 с.

[15] В.Б. Фикс. Ионная проводимость в металлах и полупроводниках (электроперенос). Наука, М. (1969). 295 с.

[16] В.Я. Кравченко, ЖЭТФ 51, 1676 (1966).

6 Физика твердого тела, 2000, том 42, вып.

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.