Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Для атомных возбуждений существенно, что отдельные атомы приобретают в поле облучения гигантские энергии до десятков тысяч электрон-вольт. В процессе размена импульса первично возбужденных атомов диф-фузант может приобрести кинетическую энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера.
Рассмотрим сначала атомные (решеточные) возбуждения.
Тепловые Q-вспышки. Локальное выделение энергии высокоэнергетическими частицами на некотором »тапе рассасывания возбуждения может быть интерпретирова-
92
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
но как локальное повышение температуры [43] (вплоть до плавления). В области 0-вспышек ускоряется перенос атомов.
Прямое подталкивание диффузанта. В процессе упругого рассеяния быстрых частиц и 'у-квантов на атомах
а)
О ар о о о о о о о
о оЪ о о СЮ] р о о опо
о оо о о оо о о о о о
о оо о о оо о о о о о
р г) 3)
о оо о о; ;оо о о о о о
о оо о о 0.0 о о о о
о о о о о4 о о о о о
о оо о о оо о о о о о
1) г) 3)
А)
б)
О о о о о о о о о о о о о о о о о о
оГооосПо ОООООО ООО ООО
б)
о|офою О О сИо О О 0 0 0,00 0 ,
о|о\о о о|о о о cfo о о о о его о о
O^O-QOjO оо в оДо о о ово о?о о
ОООООО ОООООО ОООООО
1) Z) 3)
ОООООО ОООООО ОООООО
О QOOO-Q ОООООО ОООООО
О 0»О О О О ОООООО ОООООО
о о\о Л о О о о о л о о оо оло о о
О 0/9О-ШЭ о О о в ао о о о в ор о
О &ООЮ-6 ООО О О О ООО о о о
1) г) з)
Б)
Рис. 3.8. Перескоки точечных дефектов в схематической решетке по прямому (А) и непрямому (Б) механизму: а) вакансия, б) междоузельный атом. В случае А: 1) до прыжка, 2) акт соударения, приводящий к прыжку, 3) после прыжка. В случае Б: 1) междоузельный атом (вакансия) в А, в результате соударения электрон смещает атом В в С, 2) междоузельный атом в А (С) движется в В (А), 3) в результате междоузельный атом (вакансия) перемещается от А к С (от А к В).
диффузанта последние приобретают импульс, достаточный для безактивационной миграции на одно или несколько межатомных расстояний (рис. 3.8, А) [46]. В случае возбуждения локальных колебаний диффузионный перескок может произойти с запаздыванием до двух-трех дебаев-ских периодов [44].
§ 3] РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННАЯ ДИФФУЗИЯ 93
Непрямое подталкивание диффузанта. При упругом рассеянии налетающих частиц происходит насильственное перемещение атомов в окрестности диффузанта, что дает возможность последнему совершить диффузионный скачок (рис. 3.8, Б) [45, 46]. Аналогичный случай миграции подобного рода недавно был рассмотрен Кошкиным [42, 47]: при аннигиляции неустойчивой фрепкелевекон лары междоузелышй атом сваливается не в свою, а чужую вакансию, совершая тем самым в два приема диффузионный прыжок на дистанцию до двух радиусов зоны аннигиляции.
Перемешивание атомов при фокусированных столкновениях. Цепочка замещений, возникающая при фокусированных столкновениях или прохождении краудиопа, может вызвать непосредственное перемещение диффузанта, расположенного в цепочке или рядом с ней. Заметим, что краудионная модель движения атомов обсуждалась еще Френкелем [48].
Радиационная тряска. В процессе образования, перестройки и аннигиляции дефектов решетки возникают упругие волны, особенно мощные в случае каскадов, но достаточно заметные даже в случае неустойчивых френ-келевских пар. Эти волны по [49] избирательно воздействуют на атомы диффузанта, раскачивают их и перебрасывают через барьер, причем междоузельные атомы даже не в краудионпой, а в гантельной конфигурации могут быть переброшены на несколько межатомных расстояний.
Облучение, таким образом, трясет кристалл и вызывает нетепловую миграцию диффузанта. Упругие волны, вызываемые каскадами, по-видимому, расширяют мантию из междоузельных атомов вокруг каскада, отбрасывая еще дальше атомы, выскочившие из области каскада посредством краудионного механизма и образовавшие гантели.
ЭВМ моделирование радиационной тряски в a-Fe [50], выполненное по схеме Винъярда, дополненной ган-телью-свидетелем, подтвердило возможность вынужден-ного распада гантелей и возникновение краудионных конфигураций для междоузельных атомов, расположенных вне зоны аннигиляции неустойчивых френкелевских пар. Анализ возникающих при этом динамических полей
94
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
показал, что при размене пмпульса, полученного от первичной частицы, в первую очередь возбуждаются плотно упакованные цепочки атомов, в том числе вторичные цепочки, расположенные под большими углами к начальному импульсу. В целом картина напоминает бой боксеров
Рис. 3.9. Машинное моделирование радиационной тряски. Первоначальный выбитый атом а — Fe образует цепочку замещений, которая достигает междоузлия. Френкелевская пара аннигилирует при обратном движении; возникающая волна разрушает гантель-свидетель и образует краудион. Промежуточные положения атомов обозначены белыми
