Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ГК — гибридные коэффициенты ГЦК — граноцентрировапный кристалл ДД — допороговые дефекты ДМ — допороговые механизмы
ДРДО — допороговое радиационное дефектообразовапие ДСД — диффузия, стимулированная дефектами ДСП — диффузия, стимулированная полями ИД — излучающие диоды
КРРА — кривые радиального распределения атомов КПС — конфигурация повернутых связей ЛО — лазерный отжиг
ЛШШ — теория Липдхарта — Шарфа — Шпотта МО ЛКАО — молекулярная орбиталь-линейпая комбинация атомных орбиталей
НДП — нулевое дифференциальное перекрывание
НМ — низкотемпературная миграция
ННЗ — неравновесные носители заряда
НСД — низкотемпературная стимулированная диффузия
ОД — ориентационные дефекты
ОПВ — ортогонализированные плоские волны
ОЦК — объемно-центрированный кристалл
ПМВ — потенциалы межатомных взаимодействий
ППВ — присоединенные плоские волны
ПР — потенциальный рельеф
ПЭМ — полуэмпирические методы
РДО — радиационное дефектообразование
РМХ — расширенный метод Хюккеля
РСД — радиационно-стимулированная диффузия
РСМ — радиационно-стимулированная миграция
СИД — светоизлучающие диоды
ССП — самосогласованное поле
ССП — Ха — синтез Ха-метода Слэтера с методом самосогласованного поля
ТД — точечные дефекты
УВ — ударная волна
ФХР — фотохимические реакции
ЩГК — щелочно-галоидный кристалл
ЭАП — эффективные адиабатические потенциалы
ЭВ СА — электронное возбуждение смещение атома
ЭИЭ — электронно-ионная эмиссия
ЭЛ — электролюминесцентные характеристики
ЭП ¦*- электронная подсистема
ГЛЛВЛ 1
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОСТЕЙШИХ ДЕФЕКТАХ § 1. Точечные дефекты
Существование точечных дефектов (ТД) было предсказано Френкелем в ранних работах (см. ['!]). Статистические соображения приводят к формуле для концентрации ТД следующего вида:
AvArx = А2ехр(- W/kT), (1.1.1)
где Nf, Nv — равновесные концентрации вакансии и меж-доузельных атомов, N — плотность узлов решетки, W — энергия образования дефекта Френкеля, под которым понимается пара «вакансия — междоузельный атом» (F, /). Сразу отметим, что формула (1) пригодна лишь в том случае, если ТД электрически неактивны. Корректировка выражения (1) с учетом заполнения уровней ТД электронами или дырками приводится в монографии Ви-нецкого и Холодарь [2]. Там же описаны явления, возникающие при статистическом взаимодействии носителей заряда и дефектов (самокомпенсация и собственно-де-фектная проводимость).
Вычисление вероятности w теплового образования дефекта Френкеля представляет собой трудную задачу (см. гл. 2). В [3] эта задача решалась при помощи принципа детального равновесия. Для электрически неактивных дефектов
w = yVIN2 exp (W/кТ), (1.1.2)
где yvi — вероятность захвата свободной вакансии атомом /, jvi = 4jtZ)r0 (D — коэффициент взаимной диффузии V и I, га — радиус области захвата), и может быть
10 ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОСТЕЙШИХ ДЕФЕКТАХ [ГЛ. 1
взята из эксперимента пли вычислена методами теории реакций с участием диффузии.
Для электрически активных дефектов (пусть конкретно У — акцептор, атом 1 неактивен) аннигиляция I и V (акцепторный уровень заполнен) приводит к восстановлению нормального узла решетки п переходу электрона с локального уровня в зону проводимости с. Согласно принципу детального равновесия должен происходить и обратный переход. Электрон в с-зопе, локализуясь, создает в идеальной решетке пару Френкеля, причем в процессе ее образования электрон садятся на уровень вакансии. Таким образом, из принципа детального равновесия получается вероятность образования дефекта с участием электрона
где Q — плотность состояний в с-зоне, S’v — энергия за-
тарного акта захвата вакансией V атома I с переходом электрона в с-зону.
В работе [3] вероятность образования дефекта с участием электрона вычислена квантовомехашгчески, как вероятность безызлучательного перехода системы «идеальный диэлектрик + электрон проводимости» в состояние «кристалл + дефект с локализованным на нем электроном».
Полученный результат учитывает изменение числа фононов, связанное с изменением положения равновесия атомов в процессе образования дефекта.
Наибольшая вероятность образования дефекта согласно [3] имеет место при положении электрона не на дне зоны проводимости, а при некотором значении волнового вектора к, соответствующего закону сохранения энергии при оптимальпом числе фононов, участвующих в переходе. Поэтому изменение функции распределения электронов f(k) может приводить к заметному изменению т]. Например, при наличии «греющего» электрического ноля вероятность т) приближенно представляется в виде
(1.1.3)
хвата электрона на уровень V, уу/—- вероятность элемен-
1
Т