Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
*) Далее, при упоминании атомов, расположенных в узлах решетки, прилагательное «узловой» будет опущено.
Се-^ЯеДГе-аОГе-Г,-),
Спрг = Kj^Tj — а (Ге_— Tj),
(2.1.10')
(2.1.10)
28 ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ ДЕФЕКТОВ [ГЛ. 2
энергии и импульса, достаточные для того, чтобы атом неадиабатическим путем преодолел потенциальный барьер и перешел в новое равновесное положение — междоузлие. Сообщение узловому атому определенных значений энергии и импульса, достаточных для его перемещения в междоузлие, возможно в результате упругого столкновения бомбардирующей частицы с атомным ядром, возникновения отдачи цри радиоактивном распаде ядра и цри фотоэффекте, вследствие комптон-эффекта на связанных электронах и в других случаях.
Обычно предполагают, что существует некоторая минимальная энергия Ed, сообщение которой узловому атому приводит к его достоверному переходу в междоузлие. С энергией Ed через закопы сохранения энергии и импульса связана пороговая энергия излучения (минимальная энергия налетающей частицы, обеспечивающая передачу узловому атому энергии Ed).
Модель локальных разогревов [7] была проанализирована в Брукхэйвенской лаборатории при помощи расчетов на ЭВМ [7]. Путем усреднения кинетической энергии смещенных атомов по времени, превышающему эффективный период колебаний, определялась эффективная температура Тя^\
кТзфф = <?„>. (2.1.11)
Операция усреднения кинетической энергии смещенных атомов проводилась для промея<утков времегш, равных t = 2?д • п, где п = 1, 2, ..., 6, а ?д — дебаевский период колебаний. На рис. 2.1 представлены изотермы, соответствующие различным моментам времени.
Оказалось, что уже по истечении времепп, равного 10“12. с, эффектпвпая температура падает шике точки плавления, а после 1,65 • 10-12 с большинство атомов характеризуется эффективной температурой шике 100°С.
Первые попытки экспериментального определеппя величины энергии смещения Ed были сделаны Клоптцом [8], а затем Лоферски и Раппопортом [9], применившими метод бомбардировки кристаллов электронами с энергией, постепенно возрастающей от значения, лежащего ншке порога. В дальнейшем исследованиям пороговых характеристик радиационного дефектообразования было посвящено большое количество работ в Советском Союзе и за
§ 1] ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ (ОБЩИЕ ВОПРОСЫ) 29
рубежом [10]. Вопросы формирования «крупных дефектов» кластерного типа освещены, например, в монографии [11].
Первые оценки величины Ed сделаны Коном [12]. Обзор пороговых экспериментов для металлов содержится в [13].
Основные факты, свидетельствующие о реальности упругого выбивания атомов при радиационных воздействиях, сводятся к следующему:
а) Существование энергетического «порога» (точнее, пороговой области) установлено экспериментально для всех полупроводников и металлов, в которых были проведены исследования зависимости скорости накопления радиационных дефектов dnjd<$) от энергии электронов Е0. В бинарных соединениях с компонентами различной массы удается наблюдать два пороговых значения энергии (табл. 2.1).
б) В отдельных случаях установлено существование ориентационного эффекта, т. е. зависимости значения dna/dQ) от взаимной ориентации направления падения электрона и осей кристалла.
30 ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ ДЕФЕКТОВ [ГЛ. 2
'Г а б л п ц а 2.1
Значения пороговой энергии смещения для различных материалов [10]
Материал E „ эВ т, к
a
Go ~30 80
<23; 22,3; 14,5; 18; 15,5 300
18,0 21
14,5 79
12,7 263
14 78, 269
Si 20,9; 13 300
14 *); 21. **) 80,300
22 80
11 300
20 80‘
. ~ 1Я; 45 300
Алмаз SO' 300
Графит 24,7 29u
GO 15
33; 31 30U
(23; 40,0); (31, 30) 0, 80
(28, 42,0) 285
InSb 5,7(In), 6,6(Sb) 78
6,4(In), 8,5---9,9(Sb) 80
InAs 6,7(In), 8,3(As) 77
InP C,7(In), 8,7(P) 77
GaAs 9,0(Ga); 9,4(As); 300
15 77
GaSb 6,2(Ga); 7,5(Sb) 77
ZnSo 7,0(Zn); 8,2(Se) 85
ZnTo 7,4(Zn); 9,7(Zn); 0,7(Te) 10
4,2(Zn) 77
