Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
К настоящему времени сложились общепринятые представления о первичных процессах радиационного дефектообразования и вторичных квазихимических реакциях, приводящих к появлению относительно устойчивых комплексов. Эти представления посят достаточно общий характер и могут быть приведены в систему.
Изданные в пашей стране и за рубежом монографии отражают упомянутый выше этап развития радиационной физики твердого тела. Можно в качестве примера привести монографии [1—4].
В последние годы вышли новые книги, в которых большое внимание обращено па микроскопические механизмы атомных смещений [9, '101.
Особый интерес сейчас проявляется к процессам смещения атомов при сравнительно небольших энергиях воздействующего излучения. Имеются в виду энергии, близкие к порогу упругого выбивания атомов или ниже
*) Далее термин «полупроводники» будет применен ко всем неметаллическим твердым телам.
6
ПРЕДИСЛОВИЕ
этого порога. Исследования показали, что радиационные эффекты в «припороговой» и «допороговой» областях энергий характеризуются новыми закономерностями. Перестройка атомных конфигураций определяется в этих условиях состоянием электронной подсистемы кристалла и в значительной степени электрон-фононными взаимодействиями. В первую очередь здесь проявляется новый тип активационных процессов в кристаллической решетке, когда причиной элементарного акта является изменение состояния электронной подсистемы. Это направление в радиационной физике твердого тела, началом которого можно считать работы Варли [5], вышло за рамкп радиационной физики. Известно несколько обзоров, освещающих указанную проблему [6—8], а также большое количество оригинальных статей и докладов па международных конференциях.
Несмотря на интенсивные исследования, проводимые у нас в стране и за рубежом в области «допороговых» радиационных эффектов, а также па возрастающий поток публикаций по этому вопросу, в настоящий момент назрела необходимость подведения итога проведенной работе, анализа полученных результатов и обсуждения перспектив дальнейших исследований.
Изучение дефектов, созданных радиационным воздействием, заставило пересмотреть традиционные модели активационных процессов в кристаллах. Модель термо-флуктуацпоипого преодоления потенциального барьера оказалась неспособной объяснить новые экспериментальные факты. Оценки дают весьма низкие энергии активации для миграции точечных дефектов в полупроводниках, для образования и реориептацин комплексов. Эти данные противоречат результатам, вытекающим из традиционных высокотемпературных экспериментов. Возникающая ситуация потребовала рассмотрения дефектов в полупроводниках с единой точки зрения. Попытки такого рассмотрения содержатся лишь в отдельных работах [11].
Вопросы влияния низкоэнергетическях излучений на атомарные процессы в кристаллической решетке тесно связаны с важными приложениями. Деградация приборов электронной техники (в частности, «старение») обусловлена возникающими при эксплуатации прибора неравновесными состояниями в электронной подсистеме кри-
ПРЕДИСЛОВИЕ
7
сталла п структурными изменениями в результате элект-рон-решеточных взаимодействий. Одновременно возможности воздействия па кристаллическую решетку через электронную подсистему могут открыть новые перспективы в радиационной технологии.
Упомянутые механизмы влияния электронных возбуждений на активационные процессы в кристаллической решетке проявляются и в случае ионной бомбардировки кристаллов, опн должны учитываться при рассмотрении свойств имплантированных слоев в полупроводниках.
В 'монографии основное внимание обращено на следующие задачи:
1. Анализ экспериментальных и теоретических результатов с точки зрения возможностей расшифровки механизмов образования н миграции дефектов в полупроводниках.
2. Систематизацию принятых представлений о механизмах образования и миграции дефектов в полупроводниках.
3. Освещение новых направлений исследования радиационных эффектов в полупроводниках, в частности при воздействии ннзкоэпергетическнх излучений.
Авторы благодарны советским и зарубежным коллегам, дискуссии с которыми наложили свой отпечаток на изложение многих вопросов: Б. М. Вулу, В". М. Аграновичу, Э. Л. Андроинкашвпли, Б. И. Болтаксу, В. Л. Вп-нецкому, Я. Е. Гегузппу, В. Л. Инденбому, 10. М. Кагану, Дж. Корбетту, Ч. Б. Лущику, Т. В. Машовец, Л. С. Полаку, С. М. Рывкипу, Л. С. Смирнову, К. Б. Тол-ныго, Дж. Уоткинсу, М. А. Эланго.
Отметим, что § 3 гл. 3 является изложением доклада В. Л. Инденбома и А. Е. Кпва на Международной конференции по радиационным эффектам в полупроводниках и родственных материалах (Тбилиси, 1979). Текст доклада включен в книгу с согласия В. Л. Инденбома, которому авторы выражают свою благодарность.
Мы признательны В. Н. Соловьеву за помощь в написании § 2 гл. 3 и § 3 гл. 8, а также Н. И. Гуриной и М. А. Таранепко, активно участвовавшим в работе по оформлению рукописи и подготовке ее к печати.
В. С. Вавилов, А. Е. Кие, О. Р. Ниязова
