Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 2.2 Анизотропия Ed в металлах
Кристаллографические направления
Элемент <1Н> <юо> <1Ю> „<111> . Е<юо> .
d ' d
. р<110>
• Ed
Вольфрам 20 14 40 1 : 0,7 : 2
Медь 85 25 30 1 : 0,3 : 0,35
результате получения энергии е', передает ближайшим соседям энергию
8 = ?Tv-7~exP(—26v)cb(^= vtgp), (2.1.12)
34
ОБРАЗОВАНИЕ II МИГРАЦИЯ ДЕФЕКТОВ
[Г,ГТ. 2
где N — число ближайших атомов, с которыми взаимодействует смещающийся атом, A, b, v — параметры потенциала Борна — Майера, [3 — угол между направлением движения атома и направлением < 110).
Из (12) для границ интервала размытости порога упругих смещений следуют выражения
A exp (— bv) "|/ ^ bv, (2.1.13)
vatgPmax], (2.1.13')
где ртах — угол наибольшего отклонения смещающегося атома от направления < 110>, при котором еще возможен выход в междоузлие [18].
В случае передачи атому энергии е' = emln окажутся возможными лишь смещения, соответствующие [5 = 0. При е' > ет1п «открываются» новые направления, соответствующие [} > 0.
Считая функцию Pie) пропорциональной углу и под ставляя соответствующие значения параметров, записываем ее в виде
5,96 1П ( 11,6 У (llj6a 1
. (2.1.!/,)
Сравнение экспериментальной кривой (я) и теоретической (б) дано на рпс. 2.3. Сильная анизотропия Ed, наблюдаемая па эксперименте для металлов, согласуется с теоретической моделью.
Идея участия целой области кристалла в ударном де-фектообразовании была высказана Смнрповым [19]. Предполагалось, что дефектообразование в алмазоподобных полупроводниках обусловлено возрастанием колебательной энергии некоторой области кристалла. Это означает, что характерное время процесса т ~ Т* « 10~’3 с. Но получая энергию Z? ^ 10 эВ, атом проходит расстояние от узла до междоузлия за ? ~ 10~14 с. Поэтому предположе-ппе о том, что в ударном механизме дефектообразование связано с возрастанием колебательной энергии атомов, встречает трудности. Выход из противоречия и реализация идеи [19] состоят в том, чтобы считать, что в резуль-
ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ (ОБЩИЕ ВОПРОСЫ)
35
тате смещения атома, получившего импульс, происходит возбуждение электронной подсистемы в окрестности смещающегося атома. При этом сохраняется ударный характер процесса и вместе с тем находят объяснение экспериментальные результаты.
Наряду со слабой ориентационной зависимостью Ed модель «демпфирования» атомных смещений химическими связями качественно объясняет наблюдавшуюся в [20] зависимость Ed от температуры облучения. Соображения, приведенные в [20] относительно температурной зависимости Ed, пригодны для пашей модели. Уменьшение Ed коррелирует с параметром [АгЧУ'лл) — Аг(7')], где Гцл -температура плавления. Этот параметр фактически определяет «мгновенную разулоря-дочеиность» кристалла в окрестности смещающегося атома. Чем меньше этот параметр, тем большие мгновенные отклонения от положений равновесия будут иметь атомы в окрестности смещающегося атома и тем раньше реализуется возбуждение связей, приводящее к нх нредпссо-цпацпп.
Б табл. 2.3 приведены литературные данные по определению Ел в кремнии. Таблица показывает, что во всех проводившихся расчетах полученная ориентационная
Т а б л и ц а 2.3
Анизотропия Ed в кремнии
Кристаллографические направления
<111? (100) <1Ю> „<111> .Е<100> Литература
d d
. т,ХИ0>
• <1
22 30 35 1 : 1,4 : 1,0 эксперимент и теория [88]
20,4 23 25 1 : 1,1 : 1,2 эксперимент [20]
13 12 11 1,2 : 1,1 : 1 теория [21]
8 14 18 1 : 1,8 : 2,3 теория [14]
15 22 25 1 : 1,5 : 1,6 теория [89]
3*
P(S)
?,ЭВ
Рио. 2.3. Экспериментальная (1) и теоретическая (2) энергетическая зависимость функции ьероятности смещения
(Си),
36
ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ ДЕФЕКТОВ
[ГЛ. 2
зависимость Ed плохо согласуется с экспериментальной. В квантовохимическом расчете [21] по существу учтено «демпфирование» атомных смещений химическими связями, что привело к хорошему совпадению результатов этой работы с приведенными выше.
Однако возможность существенного влияния состояния ЭП на активационные процессы в кристаллической решетке следует из самых общих соображений. Это влияние обусловлено прежде всего изменением формы потенциального рельефа в зависимости от состояния электронной подсистемы.
Надо отметить, что в экспериментальном плане исследования влияния электронных состояний на решеточные процессы имеют разнообразные аспекты. Сюда относятся работы по процессам фотолиза галогенидов серебра [22]. Сейчас установлено, что процессы фотолиза тесно связаны с миграцией ионов Ag, подвижность которых превышает подвижность дырок. Принципиальное значение в свете обсуждаемых процессов имеют работы по образованию центров окраски в ЩГК [23].