Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
где а — угол падения электронного луча на границу, разделяющую области с потенциалами Vi и У2; Р —.угол преломления, еср — первоначальная кинетическая энергия
О
электрона. Считая ~ О, У2^2ц1пг (г« 100 А [341, H = o(Nо, о » 10” см-2), имеем а —Р~2", что соответствует линейным смещениям в несколько мкм и объясняет возможность получения изображения трека быстрой частицы в диэлектрике при помощи электронного микроскопа.
Важные результаты по наблюдению кулоновского взрыва в треках получены Гегузиным и др. [35]. Детальное изучение формирования и залечивания треков в неметаллических кристаллах показало, что эти процессы взаимно связаны и зависят от многих условий. В частности, отличаются своеобразием поверхностные треки (¦S’-треки). Они бывают двух типов в зависимости от угла, под которым заряженная частица проникает в кристалл (под малым углом — ?(-треки, под прямым углом — ^-треки).
sin а
sin (5
?г + Ф к2 + ф’
328 ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ АТОМНЫХ ДЕФЕКТОВ [ГЛ. 8
В геометрии 5,-трека наблюдаются три участка. Возникновение первого участка объясняется на основе предположения об ионном взрыве [331. Второй (выпуклый) участок возникает при условии, что заряженная
частица находится на глубине, не превосходящей ~30 А. Третий участок объясняется повышенной степенью дефектности в конце трека. Механизм ионного взрыва приводит к «двухзонной» структуре дефектной области, при помощи которой удается истолковать результаты по анизотропии скорости залечивания треков в слюдах.
Ударное дефектообразование, приводящее к хрупкому разрушению кристаллов, возможно при больших плотностях электронных возбуждений. При интерпретации экспериментальных результатов [36] важно отыскать первичный механизм возникновения напряженных областей, обеспечивающий условия трещинообразования.
Установлено, что в ЩГК маловероятными являются ударные ДМ, поэтому в таких системах неэффективны ионизационные механизмы дефектообразования. Однако ударные ДМ могут проявиться на поверхности ЩГК [37I, что, по-видимому, наблюдалось в [38]. Методом дифракции медленных электронов изучалась чистая поверхность кристаллов. Специальные меры были приняты для предотвращения накопления поверхностного заряда. Значение коэффициента вторичной электронной эмиссии
б < 1 наблюдалось при диссоциации кристаллов NaCl, вызванной облучением. В процессе электронного облучения на поверхности появлялся металлический Na.
Работами [39—42] показано, что ионизация подвалентных оболочек ЩГК не приводит к дефектообразованию. Имеется большой комплекс результатов, подтверждающих, что радиационные дефекты в ЩГК создаются за счет электронных возбуждений в оптической области.
Микроскопические механизмы дефектообразования находятся в стадии изучения. Есть, однако, целый ряд представлений, которые являются вполне достоверными [42]. К этим представлениям относится сам факт «распада оптических электронных возбуждений на дефекты структуры». В качестве первичных дефектов возникают F- и //-центры, которые (и это существенно) создаются по всей экситонной полосе. Указанные дефекты возникают и при рекомбинации электронов с ^-центрами.
ВОПРОСЫ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ
329
В [43] показано, что после появления в кристалле экси-тонов дефектообразование начинается с временем запаздывания ~5 • 10~и с и связано с преодолением барьера ~1-2 мэВ.
Энергетический анализ [42] привел к выводу, что без-ызлучательная аннигиляция экситона с образованием дефектов имеет место из таких возбужденных состояний, для которых адиабатический потенциал находится между энергиями нерелаксированного экситона и пары F- и Я-центров. В [42] показано, что релаксация механизма ЭВ -*• СА требует участия электронных возбуждений, обеспечивающих в седловой точке 1>2Л-конфигурацию ядер.
Из всех описанных результатов следует, что для осуществления элементарного акта ЭВ -*• СА необходимо, чтобы время локализации электронного возбуждения тл превышало некоторую критическую величину. Оно должно быть достаточным для накопления определенного импульса при допороговом ударе и для адиабатического выхода атома в междоузлие в случае потенциального смещения.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в ЩГК тл подвалентных оболочек слишком мало, чтобы обеспечить ударное смещение в объеме, и достаточно для реализации допорогового удара на поверхности. В оптической области тл> Т*, что определяет возможность потенциального смещения.
В полупроводниках величина тл для внутренних электронных оболочек обеспечивает допороговый удар. В случае оптических возбуждений тл слишком мало для реализации какого-либо нз ДМ; тл электронных возбуждений становится достаточным для смещения атомов при их локализации на примесях и дефектах.
Для металлов можно говорить лишь об ударном варианте дефектообразования при ионизации внутренних оболочек с последующей оже-перезарядкой. Такой процесс в виде ЭИЭ наблюдался, по-видимому, в [38].
