Магнітостимульовані зміни дефектно-домішкового стану та фізичних характеристик кристалів кремнію

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ МЕТАЛОФІЗИКИ ім. Г.В. КУРДЮМОВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

МАГНІТОСТИМУЛЬОВАНІ ЗМІНИ ДЕФЕКТНО-ДОМІШКОВОГО СТАНУ ТА ФІЗИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРИСТАЛІВ КРЕМНІЮ

Спеціальність 01.04.07 - фізика твердого тіла

КОПЛАК Оксана Вячеславівна

Київ- 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізики металів фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук Стебленко Людмила Петрівна, старший науковий співробітник кафедри фізики металів Київського національно університету ім. Тараса Шевченка.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України Погорілий Анатолій Миколайович, завідувач відділу 02 Інституту магнетизму НАН України

доктор фізико-математичних наук, професор Горбик Петро Петрович, завідувач відділу 9 Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України.

Захист відбудеться « 26 » жовтня 2010 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.168.02 при Інституті металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України ( 03142, м. Київ-142, бульв. акад. Вернадського, 36).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України за адресою: 03142, м. Київ-142, бульв. акад. Вернадського, 36.

Автореферат розісланий «16» вересня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.168.02 кандидат фізико-математичних наук Сизова Т.Л.

АНОТАЦІЯ

Коплак О.В. Магнітостимульовані зміни дефектно-домішкового стану та фізичних характеристик кристалів кремнію. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, 2010.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню магнітостимульованих змін дефектно-домішкового стану кристалів кремнію, оптичних, електрофізичних та структурних характеристик. Встановлено закономірності впливу слабкого постійного магнітного поля (В=0,17 Тл) на релаксаційні процеси еволюції фізико-хімічних та структурно-залежних властивостей Si. В роботі експериментально визначено, що магнітна обробка впливає на міцність хімічних зв'язків і позначається на структурно-фазовому стані кристалів Si та призводить до зміни морфології, мікрорельєфу поверхні, збільшення товщини природної оксидної плівки. З'ясовано, що власні дефекти структури Si/SiO₂ чутливі до дії магнітного поля, особливо немісткові атоми кисню, що позначається на оптичних характеристиках системи. Досліджено процеси структурно-хімічної перебудови в приповерхневих шарах Si та її вплив на електрофізичні характеристики Si та структур на його основі. Зокрема це зумовлює збільшення електроопору та зміни провідності, а також накопичення заряду та збільшення густини поверхневих електронних станів на міжфазній межі поділу. Підтверджено, що постійне магнітне поле призводить до збільшення пластичності матеріалу, при цьому встановлено, що змін зазнає не тільки величина відновної твердості, але й модуль Юнга та коефіцієнт пластичності. Встановлено кореляцію між релаксацією мікротвердості та мікронапружень в Si. Виявлено, що малодозове рентгенівське опромінення та витримка зразків кремнію у вакуумній камері підсилює процеси магнітостимульованої структурної релаксації. На основі експериментально отриманих результатів запропоновано механізм магнітостимульованої дефектно-домішкової перебудови.

Ключові слова: кремній, магнітне поле, дефекти, структура, домішки, поверхня.

АННОТАЦИЯ

Коплак О.В. Магнитостимулированные изменения дефектно-примесного состояния и физических характеристик кристаллов кремния.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. Институт металлофизики имени Г.В. Курдюмова НАН Украины, Киев, 2010.

Диссертационная работа посвящена исследованию магнитостимулированных изменений дефектно-примесного состояния Si, изменений его оптических, электрофизических и структурных характеристик. Определены закономерности влияния слабого постоянного магнитного поля (В=0,17 Тл) на релаксационные процессы эволюции физико-химических и структурно-зависимых свойств Si. В работе экспериментально определено, что магнитная обработка влияет на прочность химических связей и отражается на структурно-фазовом состоянии кристаллов Si. В работе показано, что вследствии влияния магнитного поля на поверхности Si увеличивается концентрация углерода, кислорода, гидроактивных комплексов SiOH, ионов щелочных металлов и других элементов, что указывает на чувствительность примесей, которые проявляют высокую степень сродства к кислороду, к магнитному воздействию. Методами атомно-силовой микроскопии и растровой электронной микроскопии было зафиксировано изменение фазового состояния поверхности, ее морфологии, повышение рельефности, рост параметра шероховатости в ~ 6 раз. Усиление адсорбционных свойств поверхности кремния под влиянием магнитного поля приводит к росту толщины оксидного слоя (в ~ 4 раза). Выращенный таким способом природный оксид содержит большое количество ОН-груп, Si-O-C, Si-C соединений. В работе показано, что процессы окисления микроструктурированного Si проходят интенсивнее, что существеннее влияет на его упруго-напряженное состояние. Установлено, что собственные дефекты структуры Si/SiO₂ проявляют чувствительность к магнитному воздействию, особенно атомы немостикового кислорода. Интенсивность характеристической спектральной линии (1,9 эВ), которая ответственна за этот дефект понижается на ~ 35% после магнитной обработки. Магнитостимулированная дефектно-примесная перестройка приводит также к изменению электрофизических характеристик Si и структур на его основе. Магнитная обработка поверхностно-барьерных структур, созданных на основе р-Si, приводит к увеличению заряда в диэлектрике (от 1,45·10^-10 до 4,66·10^-10 Кл), изменениям плотности поверхностных электронных состояний на межфазной границе раздела. В работе было подтверждено, что постоянное магнитное поле приводит к увеличению пластичности Si, но при этом также было установлено, что изменяется не только величина восстановленной микротвердости, но и коэффициент пластичности и модуль Юнга. На изменение упруго-напряженного состояния приповерхностной области Si указывает изменение жерсткости материала после магнитной обработки. Установлено корреляцию между релаксацией микротвердости и микронапряжений в Si. Определено, что слабоинтенсивное рентгеновское облучение и выдержка образцов в вакуумной камере усиливает процессы магнитостимулированной структурной релаксации. На основе экспериментальных результатов развиты модельные представления релаксации магнитостимулированной дефектно-примесной перестройки в Si и предложен физический механизм изменений структурно-зависимых свойств.

Ключевые слова: кремний, магнитное поле, дефекты, структура, примеси, поверхность.

|ABSTRACT

Koplak O.V. Magnetic field induced alterations of the defect-impurity state and of the physical characteristics of silicon crystals. - Manuscript.

Dissertation presented for the degree of Candidate of Physics-Mathematics Sciences in Solid State Physics, category 01.04.07. G.V. Kurdyumov's Institute of Metal Physics, The National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2010.

The thesis is devoted to studying magnetic field induced alterations in the state of defects and impurities in silicon and changes of its optical, electro-physical and structural characteristics. The regularities of the influence of low permanent magnetic field (В=0.17 Т) on the relaxation processes in development of physical-chemical and structural-dependent properties of Si were explored. It was experimentally found that magnetic field treatment affected the chemical bond strength and manifested itself in alteration of the structure-phase state of Si crystals. It has been shown that the magnetic field treatment gives rise to an increase in concentration of carbon, oxygen, hydroxyl groups, alkali metals and other contaminations on the surface of silicon that points to sensitivity of impurities with a high affinity to oxygen to the magnetic field effect. Atomic force microscopy and scanning electron microscopy studies revealed alteration in the phase state and morphology of the surface, development of relief and about a six-fold increase in roughness. Magnetic field induced enhancement of adsorbability of the silicon surface resulted in an increase in the oxide layer thickness by a factor of about 4. The natural oxide grown in this way contained a great amount of OH-groups, Si-O-C and Si-C compounds. It has been demonstrated that the process of oxidation of microstructured Si intensifies under magnetic field that has a substantial effect on the Si elastic stress state. It was established that intrinsic defects in the SiO₂/Si structure, in particular non-bridging oxygen atoms, were sensitive to the magnetic effect. The intensity of characteristic spectral line (1.9 eV), which is responsible for this defect, dropped by about 35% after magnetic treatment. Also, the reconstruction of the defect-impurity state induced by magnetic field brought about change of electro-physical characteristics of Si and of Si-based structures. Magnetic treatment of the p-Si based surface-barrier structures gave rise to accumulation of charge in the dielectric (from 1.45·10^-10 C to 4.66·10^-10 C) and to change of density of the surface electronic states at the interface. It has been verified that permanent magnetic field causes plasticity of the material to be increased; it has also been established that not only recovered micro-hardness but also plasticity coefficient and Young's modulus change. The alteration of the elastic-stress state of the near-surface region of Si is indicated by the change of the material roughness after magnetic treatment. A correlation in relaxation of micro-hardness and micro-stresses was found to exist in Si. It was observed that low-intensity X-ray irradiation and holding the samples in a vacuum chamber enhanced the processes of structural relaxation after magnetic field. On the basis of the experimental results obtained a mechanism of relaxation of the magnetic field induced reconstruction of the defect-impurity state in Si has been suggested.

Key words: silicon, magnetic field, defects, structure, impurities, surface.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сьогодні як кремній, так і структури на його основі залишаються головними матеріалами для потреб мікроелектроніки та інших технічних галузей, що практично обґрунтовує доцільність вибору матеріалу для досліджень, виконаних у дисертаційній роботі. Напівпровідникові прилади, виготовлені на основі Si, часто працюють в умовах дії зовнішніх факторів (магнітних, механічних, радіаційних та інших полів), що може стимулювати перебудову підсистеми структурних дефектів в матеріалі та часто призводить до деградації мікроелектронних приладів. Саме тому проблема дослідження полів зовнішнього впливу, зокрема впливу магнітного поля на структуру та структурно-залежні властивості кристалів Si, яка вирішується в дисертаційній роботі, є, безумовно, науково обґрунтованою і практично доцільною.

Переважна більшість досліджень у цьому науковому напрямі стосується магнітостимульованої зміни мікромеханічних та мікропластичних характеристик матеріалів. Зокрема, за останні 20 років в літературі накопичений досить великий обсяг експериментальних фактів, пов'язаних із впливом слабких магнітних полів (<1 Тл) (МП) на пластичність NaCl, LiF, Al, Zn, Si, C₆₀ та інших немагнітних матеріалів. Водночас питома вага зміни електрофізичних і оптичних, зокрема, люмінесцентних характеристик кремнію внаслідок магнітного впливу невиправдано мала. У відомих працях В.І. Альшица, Ю.А. Осипьяна, Р.Б. Моргунова, В.А. Макари, та інших неодноразово було висловлено припущення про те, що магнітостимульовані ефекти в різних діамагнітних кристалах зумовлені взаємодією домішкових атомів з дефектами кристалічної гратки. Однак, фізико-хімічна природа цих домішок, а також їх характер взаємодії між собою прямими методами не були показані. Вищезазначене підтверджує актуальність здійснених в роботі досліджень природи поведінки широкого кола домішкових атомів та їх угруповань в кремнії унаслідок магнітного впливу. Розуміння фізичного механізму магнітостимульованої дефектної перебудови відкриває нові можливості прогнозування та керованого управління фізичними властивостями кремнію та структур виготовлених на його основі, і відповідно створює перспективу для підвищення надійності й довговічності роботи кремнієвих пристроїв.

Важливою особливістю сучасного підходу до вивчення і встановлення однозначного взаємозв'язку між модифікованими властивостями поверхні і об'єму кремнію є залучення нових поверхнево-чутливих методів аналізу, які дають змогу в широкому нанорозмірному діапазоні одержувати інформацію про стан приповерхневого шару та його зміни після впливу магнітного поля. Крім того, дослідження поверхні кристалів Si представляє самостійний практичний інтерес для багатьох технічних напрямів. Використовуючи знання про природу та механізми зміни фізико-хімічного стану приповерхневих шарів кремнію внаслідок дії магнітного поля, можна визначити такі методи обробки поверхні Si, які будуть поліпшувати якість мікроелектронних приладів. Тому, як фундаментальною, так і прикладною цінністю є подальші дослідження в цій області, яка розширює можливості використання зовнішніх впливів на напівпровідникові кристали Si.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження є складовою частиною науково-дослідної роботи кафедри фізики металів фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка за темою: «Фізико-хімічні основи створення і методи дослідження фізичних характеристик нових неоднорідних одно- та багатокомпонентних матеріалів (у тому числі монокристалічних, мікрокристалічних та наноструктурних) з перехідними та лужними металами та їх сполуками», № 01БФ051-08, № держреєстрації 0106U006358.

Мета роботи. Мета роботи полягала у встановленні закономірностей впливу слабкого постійного магнітного поля (В = 0,17 Тл) на релаксаційні процеси зміни дефектно-домішкового стану та структурно-залежних властивостей Si. Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні наукові завдання:

• Дослідити домішковий елементний склад приповерхневих шарів Cz-Si і визначити зміни концентрації залишкових парамагнітних та діамагнітних домішок в Si після його обробки в слабкому постійному магнітному полі.

• Дослідити вплив магнітного поля на структуру та хімічний стан природної окисної плівки SiO₂, зміну рельєфу, морфології поверхні Si.

• Дослідити типи дефектів структури Si/SiO₂, які відповідають за випромінювальну рекомбінацію і виявити вплив магнітного поля на її оптичні характеристики.

• Визначити вплив МП на електрофізичні характеристики Si та структур виготовлених на його основі. Дослідити зміну поверхневого електроопору та фотопровідності Si внаслідок магнітної обробки (МО).

• Визначити зміну пружно-напруженого стану Cz-Si(111) та його механічних характеристик при індентуванні внаслідок впливу магнітного поля та комбінованої дії магнітного впливу та малодозового рентгенівського опромінення.

• Об'єкт дослідження: Промислові монокристалічні пластини кремнію, вирощені різними методами (Чохральського - Cz-Si; безтигельної зонної плавки - Fm-Si), з різним типом (n, p) провідності та концентрацією легуючої домішки (Р, В), Si з природною та термічно створеною окисною плівкою (SiO₂) на поверхні, монокристалічний та мікроструктурований кремній.

Предмет дослідження: Вивчення магнітостимульованої перебудови дефектно-домішкової структури та пов'язані з нею зміни фізико-хімічних, оптичних, електрофізичних та мікромеханічних, структурних характеристик приповерхневих шарів кристалів кремнію.

Методи дослідження: Відповідно до поставлених завдань було застосовано такі експериментальні методи дослідження. Поверхнево-чутливі методи досліджень: рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (РФЕС), оже-електронна спектроскопія (ОЕС), мас-спектрометрія вторинних іонів (МСВІ), растрова електронна мікроскопія (РЕМ), атомно-силова мікроскопія (АСМ). Електрофізичні методи дослідження: вимірювання вольт-амперних (ВАХ) та вольт-фарадних характеристик (ВФХ), стаціонарної фотопровідності, мікрохвильових - втрат (МХ). Рентгеноструктурні методи досліджень, метод катодолюмінесценції (КЛ), енергодисперсійний мікроаналіз та метод безперервного індентування. Допоміжні методи: ІЧ-спектроскопія, лазерна еліпсометрія.

Наукова новизна.

· З'ясовано, що витримка зразків Si в постійному магнітному полі (В=0,17 Тл) впливає на міцність хімічних зв'язків у комплексах точкових дефектів, змінює дефектно-домішковий стан поверхневих шарів, та зумовлює зростання адсорбційної здатності поверхні кремнію, що позначається на морфології поверхні та спричинює зростання товщини окисного шару SiO₂.

· Виявлено чутливість власних дефектів структури Si/SiO₂, які є ефективними центрами випромінювальної рекомбінації до впливу магнітного поля.

· Визначено, що магнітостимульовані процеси дефектної перебудови на поверхні Cz-Si(111) інтенсифікуються у вакуумному середовищі, і викликають зміну фізико-хімічного стану парамагнітних і діамагнітних домішок у приповерхневих шарах Si.

· Встановлено вплив магнітного поля на електронний стан структурних дефектів, що призводить до зміни величини фотоструму, електроопору, густини поверхневих станів та накопичення заряду на межі поділу напівпровідник-окисел. Встановлено особливості магнітостимульованої зміни електрофізичних характеристик від концентрації легуючої домішки та внаслідок циклічної магнітної обробки

· Виявлено, що самостійна магнітна дія та комбінована дія магнітного поля і малодозового рентгенівського опромінення спричинює збільшення пластичності та зменшення мікронапружень у кристалах Si.

Виявлені закономірності є основою для подальших теоретичних та експериментальних досліджень в таких галузях як фізика твердого тіла, фізика і хімія поверхні, фізика міцності і пластичності, електрофізика та оптика напівпровідників. Обґрунтованість та достовірність результатів дисертації забезпечується комплексним використанням експериментальних методів досліджень та ретельною методикою експерименту, відтворюваністю, узгодженістю з науковими даними.

Практичне значення одержаних результатів. Дослідження магнітоіндукованої структурної та дефектної перебудови Si відкриває нові можливості керованої прогнозованої зміни його фізико-хімічних властивостей. Як наукове, так і практичне значення результатів дисертаційної роботи полягає в тому, що вони отримані на стику різних наукових областей - фізики твердого тіла, фізики поверхні, електрофізики, оптики напівпровідників, фізики міцності і пластичності, які збагачують і об'єднують різні наукові галузі. Визначені закономірності зміни фізико-хімічних властивостей поверхні Si після впливу постійного магнітного поля важливі для удосконалення різноманітних технологічних процесів. Наприклад, зниження температури окиснення, збільшення швидкостей хімічних реакцій, які протікають на магнітоактивованій поверхні кремнію, нанесення плівкових покриттів шляхом підвищення адсорбційної здатності поверхні. Результати роботи є важливими для розробки кремнієвих пристроїв, які працюють в умовах впливу слабкого магнітного поля.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійною науковою працею, в якій висвітлені власні ідеї і розробки автора, що дали змогу вирішити поставлені наукові завдання. Особистий внесок здобувача у розробку наукових результатів, що виносяться на захист, полягає в: аналізі літератури, участі у визначенні шляхів вирішення поставленої мети; виборі стратегії, методів, об'єктів дослідження, участі у виконанні та обробці результатів експериментальних досліджень, проведенні математичних обчислень, підборі режимів запланованих досліджень [1-12]; визначенні магнітостимульованої зміни домішкового стану кристалів Si [1,11], структурно-фазового стану оксидної плівки [2,8,11,12], визначенні мікронапружень у кристалах Si [6,7,9]; встановленні чутливості дефектів системи Si/SiO₂ до дії магнітного поля та дослідженні впливу магнітного поля на люмінесцентні властивості структури Si/SiO₂ [10]; дослідженні впливу магнітної обробки на структурні та електрофізичні властивості кристалів Si [3,4]; обговоренні та аналізі результатів, формулюванні висновків. Оформлення та написання статей, тез доповідей та виступи на конференціях автор виконала особисто або за її безпосередньої участі.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи були представлені і апробовані на 12-ти наукових конференціях:

Сорок пятая Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (Белгород, Россия, 2006); II Международная научная конференция «Материалы и структуры современной электроники» (Минск, Беларусь, 2006); XVII Петербургские чтения по проблемам прочности (Санкт-Петербург, Россия, 2007); III Українська наукова конференція з фізики напівпровідників “УНКФН-3”(Одеса, Україна, 2007); Міжнародна конференція “Сучасні проблеми фізики твердого тіла”(Київ, Україна, 2007); Міжнародна науково-практична конференція «Структурна релаксація у твердих тілах» (Вінниця, Україна, 2006, 2009); XII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок і наносистем (Гута, Україна, 2009), XV^th international seminar on physics and chemistry of solids “ISPCS`09” (Szklarska Рoreba, 2009), VI Международная научно-техническая конференция «Повышение качества, надежности и долговечности технических систем и технологических процессов» (Хургада, Египет, 2007), Міжнародна наукова конференція студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики «Еврика-2010» (Львів, Україна, 2010), The 4^th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields «MAP4» (Atlanta, Georgia U.S.A, 2010).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковано в 7 наукових статтях у реферованих фахових журналах та 5 тезах у збірниках наукових праць міжнародних та регіональних конференцій. Перелік публікацій наведено в кінці дисертаційної роботи.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків і списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації 158 сторінок. Робота проілюстрована 49 рисунками та 10 таблицями. Список використаних джерел містить 179 посилання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовані мета й основні завдання дослідження, які вирішувалися для її досягнення. Подано інформацію про об'єкти та методи дослідження, розкрито наукову новизну отриманих результатів, їх практичне значення та достовірність. Наведено дані про апробацію результатів дисертації та особистий внесок здобувача, описані структура й обсяг дисертаційної роботи.

Перший розділ «Магнітоіндуковані ефекти в магнітоневпорядкованих кристалах» (Літературний огляд) присвячений огляду та аналізу наукових джерел, щодо теми дисертації та обґрунтовано основні напрями досліджень. Розглянуто накопичені в науковій літературі відомості, що стосуються впливу слабких магнітних полів на структуру та фізичні властивості кремнію. Властивості напівпровідників, зокрема кристалів Si, можуть значно змінюватися внаслідок еволюції їх дефектної структури, і оскільки особливу чутливість до магнітної дії проявляють саме дефектні місця в кристалах, зокрема, поверхня та інтерфейс Si/SiO₂, в літературному огляді представлено відомості щодо їх структурного та енергетичного стану. Розглянуто структуру перехідного дефектного шару та твердотільні реакції на інтерфейсі Si/SiO₂. В даному розділі висвітлені основні механізми та модельні уявлення, які пояснюють природу магнітоіндукованих змін в немагнітних матеріалах. На основі критичного літературного огляду сформульовано перспективні напрями досліджень та конкретні експериментальні задачі, які покладено в основу дисертаційної роботи.

У другому розділі дисертації наведені використані в роботі методи дослідження дефектно-домішкового стану та фізичних характеристик кристалів Si. Дослідження проводили на промислових монокристалічних пластинах Si (діаметром - 0,1 м), які пройшли стандартну заводську абразивну та хімічну обробку. В цьому розділі охарактеризовано зразки дослідження, описано види зовнішніх обробок кристалів Si та їх основні параметри. В дисертаційній роботі було задіяно цілий комплекс як унікальних сучасних, так і класичних методів аналізу, що дало змогу всебічно дослідити вплив зовнішніх факторів на релаксаційні процеси зміни фізико-хімічних та структурно-залежних властивостей Si. Поверхнево-чутливі методи досліджень: РФЕС - для хімічного аналізу та для вивчення електронної структури Si, ОЕС та МСВІ - для визначення домішкового складу приповерхневих шарів кремнію, РЕМ, АСМ - для аналізу рельєфу, морфології та структури поверхні Si. Електрофізичні методи дослідження: вимірювання ВАХ, ВФХ, МХ-втрат, стаціонарної фотопровідності в роботі були задіяні для виявлення магнітного впливу на електронну підсистему кремнію. Метод катодолюмінісценції був залучений для дослідження дефектної структури Si/SiO₂ та виявлення магнітного впливу на її оптичні властивості. Рентгеноструктурні методи досліджень та метод безперервного індентування застосовували для підтвердження зміни пружно-напруженого стану Cz-Si(111) внаслідок зовнішніх впливів. Енергодисперсійний мікроаналіз був залучений для визначення зміни концентрації кисню під дією магнітного поля в мікроструктурованому (МС) кремнії. Методом ІЧ-спектроскопії підтверджено факт наявності водневмісних, кисневмісних та інших комплексів в Si. Методом лазерної еліпсометрії визначені товщини окисного шару та їхні зміни внаслідок магнітної обробки (МО).

Третій розділ присвячено вивченню процесів магнітоіндукованої модифікації дефектно-домішкової структури приповерхневих шарів Si. Ґрунтуючись на теоретичних уявленнях про фізичну природу магнітостимульованих ефектів в діамагнітних матеріалах, в основі яких лежить механізм взаємодії домішкових атомів з дефектами кристалічної гратки, зокрема з дислокаціями, в цьому розділі досліджено і визначено домішковий склад поверхні Si та його модифікацію внаслідок впливу слабкого постійного магнітного поля (В=0,17 Тл). Методом МСВІ було встановлено наявність таких парамагнітних домішкових атомів (комплексів): O, Na, Mg, Li, K, Al, Ca, Р, AlO та діамагнітних (Be), концентрація яких лежить в межах 10^-3-10^-5%. Показано, що внаслідок іонного бомбардування утворюється багатий спектр однозарядних поліатомних кластерів на основі Si (²⁹Si⁺, ²⁸Si⁺, ³⁰Si⁺), комплекси SiO⁺, Si₂O⁺, SiO₂⁺ та гідроактивні комплекси SiOH⁺, SiH⁺, які засвідчують присутність в кремнії атомарного водню (Н). В роботі зафіксовано відмінності в домішковому складі в поверхневій області кремнію. Встановлено, що такі парамагнітні домішки як С, О, Mg, AlO наявні лише в природній оксидній плівці, а в порушеному приповерхневому шарі, на глибині 2-3 нм від поверхні, їхньої наявності зафіксовано не було. Показано залежність зміни інтенсивності струму вторинних іонів (ВІ) виявлених парамагнітних та діамагнітних домішок по відношенню до матричного елемента Si після проведення магнітної обробки та за подальшої витримки зразків у вакуумній камері. Оскільки величина струму ВІ залежить не лише від концентрації відповідних атомів, але й від їх хімічного стану та типу хімічних зв'язків, виявлені відмінності свідчать про те, що чутливими до магнітного впливу є кисень та домішки, які проявляють високий ступінь спорідненості до нього. В цьому випадку саме кисень є головним елементом, який посилює струм ВІ. Невиключено, що зміна інтенсивності струму ВІ відбувається за рахунок зміни типу хімічної взаємодії в системі матриця-домішка або домішка-домішка, домішка-дислокація внаслідок дії магнітного поля та вакууму.

Інтенсивність струму ВІ лужних металів: Na, K, Ca, які є парамагнітними домішками, після магнітної обробки в поверхневих шарах кремнію зростає у 2-4 рази, а після подальшої вакуумної обробки - в 5-7 разів, що вказує на гетеруючі властивості поверхні Si внаслідок зміни пружно-напруженого стану приповерхневого шару після дії магнітного поля та вакууму. Інтенсивність ВІ гідроактивних комплексів SiOH⁺ збільшується в 4 рази, що є підтвердженням магнітної активації поверхні, за рахунок якої на ній адсорбуються гідроксильні групи ОН з атмосфери залишкових газів вакуумної камери, або ж внаслідок дегідратації наявних в оксидній плівці молекул Н₂О. Факт зміни інтенсивності струму ВІ: Si⁺, SiO⁺, SiO₂⁺, SiOH⁺ вказує на послаблення та розрив кремній-кисневих зв'язків в матеріалі внаслідок магнітної обробки. З метою підтвердження гіпотези магнітостимульованого розриву хімічних зв'язків був додатково проведений оже-електронний спектральний аналіз поверхні Cz-n-Si(111). Спектри оже-електронів реальної поверхні Si (рис. 1,а) порівнювали з оже-спектрами після обробки в МП з індукцією (В = 0,17 Тл, t_MO = 7 діб) (рис. 1,б) та після подальшого спостереження у вакуумній камері (Р = 1х10^-7 Па, t_ВO = 70, 140, 340 год). Спектри оже-електронів від поверхні Si характеризуються піками як від матричного елемента Si, так і від основних фонових домішок: О, С, N (рис. 1).



а б

Рис.1. Спектр оже-електронів: а) - від реальної поверхні Cz-n-Si(111) до MO Si (82,5 еВ), О (516 еВ),(274 еВ), N (383,5 eB); б) - від поверхні після МО (рис. 2 в) 1- у світлій плямі РЕМ зображення: Si (90,55 eB), C (274,42 eB), O (520,81 eB), 2- у темній область між світлими плямами: Si (83,65 еВ),О (513,37 еВ), С (269,82 еВ).

За допомогою конструкційної приставки РЕМ отримано зображення поверхні Si до МО (рис. 2,а) та після дії магнітного поля (рис. 2,б, 2,в). Структура поверхневого оксидного шару після магнітного впливу має острівковий характер. (рис. 2,б, 2,в). На контрольних зразках подібна фрагментарна картина не спостерігалась, що підтверджує вплив МП на наявну на поверхні природну оксидну плівку, а, отже, на поверхневі хімічні зв'язки кремнію та кисню.

а б в

Рис. 2. РЕМ-зображення поверхні Cz-n-Si(111): а- контрольні зразки Si, б, в - після магнітної обробки.

Проведений кількісний оже-аналіз дав змогу визначити поверхневу концентрацію хімічних груп та окремих елементів і з'ясувати відмінності в концентрації Si_O, Si-Si зв'язків та концентрації домішок окремих хімічних елементів у світлій і темній фазі електронно-мікроскопічного зображення (рис. 2,в). Після МО за подальшої витримки зразків Si у вакуумній камері, в зоні світлої плями РЕМ-зображення спостерігається лінійне наростання C та зменшення концентрації Si-Si, Si-О зв'язків (рис. 3). Натомість у темній фазі простежується збільшення концентрації Si-Si зв'язків, С та зменшення концентрації О, N.

Рис. 3. Зміна концентрації хімічних елементів в Cz-n-Si(111) після магнітної обробки від часу витримки у вакуумній камері.

Зростання концентрації вуглецю зумовлено протіканням твердотільних реакцій Уоткінса в приповерхневих шарах: Si_i + C_s Si_s +C_i (“і”- міжвузлові атоми, “s” - атоми у вузлах) та внаслідок адсорбції поверхнею залишкових газів вакуумної камери. Накопичення кисню у приповерхневих шарах може відбуватися за рахунок протікання як процесів окиснення, так і внаслідок висхідної дифузії кисню з об'єму до поверхні за рахунок магнітостимульованої зміни пружно-напруженого стану в приповерхневому шарі. В дифузії та твердотільних реакціях беруть участь атоми кисню та домішки, які проявляють високий ступінь спорідненості до нього. Поява швидкодифундуючих домішкових і власних точкових дефектів пов'язана з спін-зележним процесом розпаду метастабільних комплексів під час релаксації поляризації електронно-ядерної спінової системи («солід-ефект»). В основі магнітостимульованих ефектів є розпад радикальних пар, спіни яких переорієнтовуються в магнітному полі. Переорієнтація спіну електрона, захопленого на парамагнітній домішці, забезпечує заповнення антизв'язуючого триплетного (Т-) стану, який характеризується меншою енергією, ніж зв'язуючий синглетний (S-стан). Заповнення антизв'язуючого стану призводить до послаблення та розриву хімічного зв'язку в комплексах точкових дефектів. Отже, внаслідок викликаного магнітним полем підсилення хімічної активності та дифузійної нестійкості в приповерхневих шарах кремнію відбувається розпад кисневмісних комплексів і утворення нерівноважних власних і домішкових точкових дефектів. Ці дефекти мігрують у полях пружних напружень в приповерхневій області, яка охоплює інтерфейс та порушений приповерхневий шар напівпровідника, і вступають в міждефектні реакції між гідроксильними групами, воднем, вуглецем, лужними металами та іншими хімічними елементами, або ж групами елементів. Факт присутності водневмісних та кисневмісних комплексів (Si-O-Si, Si-Si, Si-Н₂, Si-C, O-Si-O, Si-O-C, Si-CH₃, H-OH, H₂O, Si-OH) в Cz-n-Si(111) було підтверджено методом ІЧ- спектроскопії. Наслідком міждефектних реакцій є утворення нових центрів та перебудова дефектної структури, яка має позначатися і на морфології поверхні, а саме - на структурі поверхневої окисної плівки SiO₂. Як видно з рис. 4, поверхнева природна оксидна плівка на контрольних зразках Si не є суцільною, відповідно на ній енергетично вигідно адсорбуватися окремим елементам (групам елементів). Для неї характерні горби і впадини, визначений середній параметр шорсткості R_а становить 0,96 нм (рис. 4).



а б

Рис.4. Двомірне (а) та трьомірне (б) АСМ-зображення реальної поверхні Cz-n-Si(111), який не зазнав магнітної обробки.

Для зразків кремнію, що зазнали магнітної обробки, середній параметр шорсткості досягає значення 6,04 нм (рис 5). Проведені систематичні АСМ-дослідження засвідчують, що внаслідок дії МП поверхня Si видозмінюється, порушується її планарність, спостерігається яскраво виражений рельєф (рис. 5).

а б в г

Рис. 5. Морфологія поверхні Cz-n-Si (111) після магнітної обробки: а, б; в, г - в різних ділянках поверхні.

Імовірно, індукований магнітним полем розрив хімічних зв'язків в комплексах з парамагнітними домішками спричинює міграцію вільних точкових дефектів до поверхні як до ефективного стоку дефектів та до формування певної рельєфності. Все це підвищує степінь дефектності та кількість хімічно активних центрів на поверхні Si, внаслідок чого відбувається адсорбція молекул H₂O, водню, кисню та інших елементів, які проявляють високий ступінь спорідненості до нього на моноатомних сходинках (виступах). Ці гіпотези в дисертації були підтверджені методом РФЕС. Аналіз фотоелектронних спектрів (рис. 6) свідчить про те, що магнітна обробка кристалів Si призводить до зміни кількості окисної фази SiO₂ та зростання товщини плівки двоокису кремнію SiO₂ (рис. 6). Факт зміни (зростання) масової частки SiO₂ внаслідок МО також було виявлено і в мікроструктурованому Si рентгенофазовим аналізом. Товщина оксидного шару на зразках Cz-n-Si(111) зростала після дії МП в ~ 4 рази. Результати зміни товщини природного оксиду внаслідок МО в дисертаційній роботі були підтверджені методом лазерної еліпсометрії. Зафіксований в роботі за даними РФЕС хімічний зсув піку SiО₂ та суттєвий ріст його інтенсивності (~ 30%) свідчить про перерозподіл концентрації хімічних кремній-кисневих зв'язків в SiO₂ після магнітної обробки.

Рис. 6. Фотоелектронні Si 2p-спектри, зареєстровані для поверхні Cz-n-Si:

а) контрольні зразки Si:

Е_в(Si) - 99,8 eB

Е_в (SiO₂) - 103,5 eB

d = 0,9 нм

б) відразу після завершення МО

(В = 0,17 Тл, t_МО = 10 діб):

Е_в (Si) - 99,5 eB

Е_в (SiO₂) - 103,2 eB

d = 3,5 нм

в) після завершення МО та витримки на повітрі (t_rel = 12 діб)_:

Е_в (Si) - 99,6 eB

Е_в (SiO₂) - 103,4 eB

d = 1,1 нм

З метою детальнішого дослідження процесів окиснення поверхні кремнію були зняті О 1s - спектри для контрольних зразків і для зразків Cz-n-Si(111) після дії МП (рис. 7). Внаслідок проведеної деконволюції цих спектрів було визначено, що кисень знаходиться не тільки у формі О^2-, але й входить до складу ОН-груп, що свідчить про гідрогенізоване окиснення поверхні кремнію. Ступінь окиснення атомів кремнію визначає величину хімічного зсуву, виявленого в роботі. Магнітостимульоване окиснення поверхні кремнію має риси окисно - відновного процесу. Базуючись на існуючих в літературі поглядах, можна припустити, що МП з одного боку призводить до розриву хімічних зв'язків, зокрема зв'язків Si-O в кисневомістких комплексах.



а б

Рис.7. Рентгенівські фотоелектронні спектри для рівня О 1s від поверхні Cz-n-Si(111): а) до МО, б) після магнітної обробки (В = 0,17 Тл, t_MO = 10 діб).

З іншого боку, під впливом МП може бути досягнуто посилення адсорбційної здатності поверхні кремнію. Джерелом оксиданту для додаткового росту плівки може слугувати як молекулярний кисень з оточуючої атмосфери, дифундуючий (згідно з моделлю Ділла- Груве) до межі поділу, так і атомарний кисень, мігруючий до границі поділу після розпаду зазначених комплексів. Зменшення товщини оксидного шару в ході релаксації пов'язано з протіканням хімічної реакції за участю міжвузлових атомів кремнію, внаслідок чого формується газоподібний оксид SiO: SiO₂(тв) + Si(тв) > SiO(г).

Оскільки в процесі окиснення визначальну роль відіграє площа поверхні, в цьому розділі розглядається обумовлені дією МП процеси окиснення мікроструктурованого (МС) кремнію, який має значно розвиненішу поверхню.



Рис. 8. Зміна концентрації кисню в мікроструктурованому n-Si під час МО та після її завершення.

Розмір кристалітів сягав - 10-40 мкм. Проведений енергодисперсійний мікроаналіз дав змогу обчислити концентрацію кисню в МС Si та її зміну після МО (рис. 8).

Немонотонний характер наведеної залежності (рис. 8) можна пояснити тим, що магнітне поле стимулює не лише процес розриву хімічних кремній-кисневих зв'язків, але й альтернативні дифузійні, та процеси схожі до окисно-відновних, які паралельно відбуваються на поверхні Si. Унаслідок подрібнення Cz-n-Si(111) зросла не тільки площа поверхні зразків, але й значно збільшилася концентрація обірваних зв'язків, пасивація яких супроводжується процесами окиснення гранули (частинки). Даний процес двостадійний: 1-й - окиснення відбувається за рахунок окиснення гранули (частинки) з утворенням хімічного зв'язку між атомами частинки (кристаліту) та окислювача, 2-й - подальший ріст окисної плівки лімітується дифузією і проходить в умовах незначних коливань концентрації кисню на зовнішній і внутрішній межах частинок. Підтвердженням таких процесів окиснення поверхні кремнію внаслідок дії магнітного поля є зміна масової долі окисної фази в мікрострукурованому кремнії.

У четвертому розділі подані результати досліджень впливу слабкого постійного магнітного поля (В = 0,17 Тл) на оптичні та електрофізичні властивості Si та структур на його основі. Катодолюмінесцентні дослідження системи Si/SiO₂ виявили низку характеристичних смуг випромінювання з енергіями 1.9, 2.3, 2.65, 3.1, 3.8 і 4.4 еВ (рис. 9). Дані смуги пов'язані з наявністю власних та домішкових дефектів в окисному шарі і в області міжфазної границі Si/SiO₂, і відповідають немістковим атомам кисню, силіленовим центрам та кисневим вакансіям, двокоординованим атомам кремнію. Внаслідок МО зменшується інтенсивність ліній та їх півширина, що свідчить про чутливість власних дефектів структури, які є центрами випромінювальної рекомбінації до дії МП. Не виключено, що процеси магнітостимульованої дефектної перебудови відбуваються в порушеному приповерхневому шарі Si та на інтерфейсі Si/SiO₂. Як відомо, межа Si/SiO₂ містить ізотопи елементів Si, O, H та багато нееквівалентних Si-O-Si зв'язків, які можуть виконувати роль електронних станів, та є ефективним стоком рухомих дефектів як з об'єму напівпровідника, так і з його оксиду. Імовірно, немісткові атоми кисню,

Рис. 9. Спектри катодолюмінісценції структури Cz-р-Si/SiO₂:

а- до магнітної обробки,

б- після МО (В= 0,17 Тл, t_MO= 12 діб )

двокоординовані атоми кремнію, нанокластери кремнію, домішкові атоми бору та інші дефекти, наявні в приповерхневому шарі та на інтерфейсі внаслідок дії МП, вступають в міждефектні реакції, наприклад, з вакансіями, утворюючи комплекси типу (O-V) - А-подібні дефекти та Е^`-, Е-дефекти, комплекси Si-B, тощо. Зв'язування ізольованих точкових дефектів у комплекси призводить до зменшення випромінювальної рекомбінації та до гасіння катодолюмінесценції.

Зміна інтенсивності червоної смуги люмінесценції (1,9 еВ - немістковий атом кисню) зумовлена магнітостимульованим розривом Si-O та Si-OH зв'язків. Подальша дифузія водню призводить до пасивації ним акцепторних і донорних станів на інтерфейсі, внаслідок чого утворюються нові електрично нейтральні дефекти. Реакції зв'язування нейтральних атомів водню Н з електрично активними донорами D і акцепторами А в нейтральні комплекси Z_D і Z_A з урахуванням участі електронів і дірок призводять до утворення нейтрального комплексу: D⁺ + H⁰ + e^_ - Z⁰_D. Ліва частина реакції відповідає двом процесам - дифузійному наближенню атома водню до донора і захопленню електрона. Можлива також пасивація воднем глибоких акцепторних станів, яка призводять до зникнення рівнів відповідних центрів у забороненій зоні Si. Дані реакції спричинюють виявленне в роботі зростання під дією МП поверхневого електроопору в Cz-n-Si(111). Релаксація зміни поверхневого електроопору після завершення МО зумовлена метастабільністю кремній-водневих термів. Отримані в роботі вольт-амперні та вольт-фарадні характеристики поверхнево-бар'єрних структур (ПБС), створених на основі p-Si підтверджують ефект зміни провідності кремнію внаслідок дії МП. ПБС утворювали пластини монокристалічного Cz-p-Si, на поверхні яких були нанесені бар'єрний (Ві) та омічні (Аl) контакти. ПБС-1 формувались на зразках кремнію, легованих бором до с₁ =24 Ом·см. ПБС-2 - на зразках Cz-Si, легованих бором (В) до питомого опору с₂ =10 Ом·см. Максимальних змін зазнає пряма і зворотна вітка вольт-амперної характеристики (ВАХ) структури-1 (рис. 10), після чотирьох діб магнітної обробки пряма вітка суттєво зменшила крутизну ~ на 65%. У практичному застосуванні ПБС часто піддаються циклічним зовнішнім впливам, тому в роботі було проведено також МО у вигляді двох циклів, що практично не позначилось на величині прямих струмів, але зумовило зміну зворотних струмів, які обумовлені неосновними носіями. Виявлена в роботі магнітостимульована зміна провідності ПБС спричинена наявністю локалізованих дефектів чи домішкових преципітованих станів у забороненій зоні кремнію.

Рис.10. Стимульовані дією магнітного поля зміни прямої (а) та оберненої (б) віток ВАХ ПБС-1(2): 1, 2 - вихідні зразки; 1', 2' -зразки після МО, t_MO = 4 доби (І^й цикл МО); 1", 2" - зразки після МО, t_MO = 8 діб (ІІ^й цикл МО).

У разі дії МП відбувається спін-залежний розрив хімічних зв'язків у нанокластерах структурних дефектів (зокрема, Si-H, Si-OH, OH). Деякий вплив на зміну провідності можуть чинити і домішки лужних металів. Подальша пасивація воднем обірваних зв'язків призводить до зміни зарядового стану електрично активних центрів. Імовірним механізмом зміни виду ВАХ унаслідок дії магнітного поля є довготривала зміна спектра поверхневих електронних станів (ПЕС) на міжфазній границі, а також зміна заряду в оксиді. Висловлені гіпотези були підтверджені при дослідженнях ВФХ цих же поверхнево-бар'єрних структур, які виявили як спільні, так і відмінні риси. Спільним є наявність двох областей модуляції ємності, хоча абсолютні величини максимального і мінімального значення ємності в обох поверхнево-бар'єрних структурах різні (рис. 11).

Рис.11. Стимульовані магнітним полем зміни ВФХ ПБС-1 та ПБС-2:

1, 2 - вихідні зразки;

1', 2' - зразки після МО,

t_MO = 4 доби (І^й цикл МО);

1", 2" - зразки після МО,

t_MO = 8 діб (ІІ^й цикл МО).

Зокрема, в структурі-2 характерний максимум залежності зростає майже на ~ 60% під дією чотирьох діб перебування зразків в МП, що узгоджується з розрахованим збільшенням накопиченого заряду внаслідок магнітної обробки від Q=1,45·10^-10 до 4,66·10^-10 Кл. Зафіксована зміна нахилу кривих в структурі-1, зумовлена збільшенням поверхневих електронних станів під дією МП. Проведений математичний аналіз експериментальних C-V характеристик підтвердив зміну розподілу густини ПЕС у забороненій зоні кремнію, яка зростає в ПБС-1 після чотирьох днів в МП приблизно на пів порядку порівняно з вихідним значенням. Зміна густини ПЕС пов'язана зі магнітостимульованим процесом розриву хімічних зв'язків у нанокластерах структурних дефектів та процесом пасивації розірваних зв'язків. Зумовлена магнітним впливом дефектна перебудова, позначається на процесах генерації-рекомбінації в області просторового заряду.

Оскільки значний практичний інтерес полягає в контролі зміни провідності кремнію під впливом різних обробок, зокрема впливу магнітного поля та світла, в четвертому розділі представлені результати досліджень фотопровідності високоомного (с=3000 Ом·см) Fm-n-Si в умовах дії МП. Як видно з рис. 12, максимум спектрів після МО зсувається у бік менших довжин хвиль (від л= 1010 до 985 нм), що може бути пов'язано зі зміною ширини забороненої зони та зміною часу життя носіїв. Розрахунки, проведені в роботі, свідчать про те, що зареєстрований в зразках Si після МО зсув максимуму фотопровідності відповідає зміні часу життя ф майже на 2 порядки.

Рис.12. Спектральна залежність n-Si в області власного поглинання: 1- контрольні зразки, 2- зразки відразу після МО, 3-7 зразки після МО та подальшої витримки на повітрі: 3- t_рел = 1доба, 4- t_рел = 7 діб, 5- t_рел = 9 діб, 6- t_рел = 14 діб, 7- t_рел = 22 доби. На вставці зображено область спектра фотопровідності в його максимумі.

Аналіз спектрів засвідчує факт зменшення темнового струму (майже на 20%) після завершення МО. Це свідчить про наявність вбудованих зарядів на межі поділу кремній-окисел кремнію, зміни концентрації електрично активних центрів та їх положень у забороненій зоні. Зміна фотоструму ?I після проведеної МО пов'язана зі зміною концентрації вільних зарядів та пасток для неосновних носіїв. Магнітна обробка стимулює зміни в енергетичній структурі кремнію і ці зміни, як помітно з графічних залежностей, є довготривалими.

П'ятий розділ дисертаційної роботи присвячено дослідженню впливу магнітного поля на структурні та механічні характеристики кремнію. За допомогою методу безперервного індентування були отримані діаграми навантаження (Р) - глибина занурення індентора (h), аналіз яких дав підстави визначити не тільки величину відновної твердості, але й коефіцієнт пластичності та модуль Юнга. Зменшення мікротвердості і відповідне зростання пластичності в Cz-Si після МО свідчить про зміну пружно-напруженого стану приповерхневих шарів Si, на що вказує і зміна Н/E (рис. 13). Внаслідок заводської технологічної обробки пластин кремнію в порушеному приповерхневому шарі (~ 1 мкм) існує певна залишкова концентрація дислокацій та інших неоднорідностей, які створюють внутрішні напруження.

а б в

Рис. 13. Зміна механічних характеристик зразків Cz-n-Si(111) в залежності від часу, що минув після завершення МО (В = 0,17 Тл, t_MO = 7 діб):

а- Н_с -відновна твердість; б - К_пласт - коефіцієнт пластичності; в- зміна H_c /Е

Наявність міжфазної межі поділу (інтерфейс Si/SiO₂) теж є причиною появи мікронапружень в приповерхневій області за рахунок дотику фаз з різною величиною параметра гратки. При цьому зростання оксидного шару в магнітному полі стимулює рух мікродефектів в полі даних напружень. Спінова конверсія в домішкових центрах призводить до перебудови їх електронної структури та до розпаду комплексів точкових дефектів та утворенн модифікованих дефектів. А це в свою чергу полегшує перебудову дислокаційного каркасу, який формується вздовж площин ковзання під індентором при механічних випробуваннях. «Мікрорух» дислокацій та дефектно-домішкова перебудова в приповерхневих шарах кремнію призводить до зменшення зон стиснення, що своєю чергою зумовлює нівелювання наявних у приповерхневому шарі та на інтерфейсі Sі/SiО₂ мікронапружень та збільшення пластичності матеріалу. Наслідком структурної релаксації є релаксація структурно-залежних механічних характеристик, яка і була виявлено в роботі.

...