Мікропластичність алмазоподібних кристалів (Si, Ge, GaAs, InAs)

4. Показано, що зародження дислокацій в Ge і Sі в низькотемпературній області деформації відбувається по гетерогенному механізму, зокрема на постростовых включеннях типу GeOx й SіOx. Процес зародження петель, очевидно, здійснюється відповідно до моделі Ешбі-Джонсона, відповідно до якої напруження невідповідності, яке виникає на міжфазній поверхні включення і матриці, спочатку викликає зародження петлі ковзання у первинній площині з максимальним напруженням зсуву, а потім трансформується шляхом поперечного ковзання в призматичну петлю. Подальше віддалення петлі від центра зародження відбувається шляхом переповзання. Показано також, що в смугах "пошарового росту" найбільш активними джерелами дислокацій є дрібні, можливо, В - або D - дефекти, які вибірковим травленням виявити не вдається на відміну від А - дефектів, що надійно виявляються оптичним методом.

5. Встановлено, що в монокристалах Ge, деформованих стисканням при 300 К, на кривих навантаження проявляється анізотропія, яка залежить від вибору напрямку кристалографічної осі деформування. Напруження, при якому починається мікропластична деформація, зростає, а величина деформації зменшується при зміні площини навантаження в послідовності (110), (112) і (111).

6. Вперше досліджена повзучість алмазоподібних кристалів Ge, Sі, GaAs, ІnAs при 400 МПа і Т = 300 К в області мікропластичності. На залежностях t, отриманих при ступінчастому навантаженні кристалів, виявлено дві області з різними механізмами деформації: на початкових ступенях навантаження (до критичного напруження кр) повзучість обумовлена зсувом ростових дислокацій, а вище кр повзучість здійснюється із загасанням на наступних ступенях за рахунок розмноження (появи нових) дислокацій. Визначено термоактиваційні параметри повзучості - активаційний об'єм і енергію активації, значення яких свідчать про те, що мікропластична деформація у приповерхневих шарах здійснюється легше у порівнянні з об'ємом кристалів.

Запропоновано спосіб створення градієнтів напружень з можливістю їх чисельного розрахунку в пластині зі скошеними краями. Представлені в 3 й 4 розділах експериментальні і розрахункові дані відкривають нову методику для вивчення кінетичних закономірностей низькотемпературної дифузії і визначення її енергетичних параметрів, а також швидкості переміщення дислокацій у приповерхневих шарах.

7. Отримано нові експериментальні результати про вплив низькотемпературної мікропластичної деформації на електричні властивості Ge: електричну провідність, час життя нерівноважних носіїв заряду і на зміну цих параметрів при термообробках. Тривалість життя в монокристаллах Ge знижується від 250 мкс до 1020 мкс після низькотемпературної деформації, але майже повністю відновлюється до вихідної величини після видалення приповерхневого дефектного шару кристала. Розглянуто нову теоретичну модель, у якій інжекція нерівноважних носіїв заряду із точкового контакту в зразок відбувається через проміжний дефектний шар. Рішення цієї задачі чисельним методом для визначення в дефектному шарі і у товщі кристала для моделі дає добре узгоджені результати з експериментом. Встановлено, що при ступінчастому навантаженні n-Ge в залежності від рівня напружень може проявлятися як донорна, так і акцепторна дія деформації.

8. Показано, що початок росту зворотного струму Іrev в Sі pn-переходах під час деформування при 300 К відбувається при тих же напруженнях кр, що і в зразках Sі. З температурних залежностей Іrev деформованих при 77 К pn-переходів визначені значення енергій дислокаційних рівнів. Вивчено вплив дефектів структури на тривалість життя неосновних носіїв заряду у мілких pn-переходах на основі аналізу перехідних процесів переключення із прямого у зворотне їх включення.

9. Проведено теоретичні і експериментальні дослідження впливу імпульсного лазерного опромінення на дефектоутворення в приповерхневих шарах Ge. Розраховані і побудовані графіки розподілу температури в області лазерної плями на поверхні й по глибині напівпровідника при дії лазерного імпульсу тривалістю 1 мс. Оптичним методом показані структурні зміни поблизу зони оплавлення і на периферійних ділянках, де виникають упорядковані структури дислокацій. Запропоновано нову модель утворення впорядкованих лінійних дефектів, відповідно до якої довгі лінії дислокацій періодичної структури утворюються із сукупності призматичних петель, орієнтованих полями деформації і концентрації вакансій.

10. Вивчено дію лазерного імпульсу тривалістю 40 нс, довжиною хвилі 0,694 мкм і енергією 650 мДж на поверхню (112) монокристалічного Ge. Чисельним методом здійснено моделювання процесу введення оптичної потужності в кристал, за неявною схемою розв'язане рівняння теплопровідності для зазначених умов опромінення й показано, що відповідно до розрахунків відбувається зріз заднього фронту на часовій залежності густини оптичної потужності внаслідок поглинання в парі. Під дією високого реактивного тиску (900 МПа) і температури на глибині в декілька мікрометрів зароджуються короткі (?2 мкм) дислокаційні петлі. На монокристалічному Ge ці результати отримані вперше.

Література

1. Влияние низкотемпературной микропластической деформации на электрические свойства кремниевых p - n-переходов / В.А. Надточий, А.З. Калимбет, В.П. Алехин, А.Я. Белошапка // Физ. и хим. обраб. материалов. - 1985.№1. - С.115 - 120.

2. До теорії низькотемпературної повзучості, зумовленої виснаженням дислокацій / М.К. Нечволод, М.М. Голоденко, В.О. Надточій, Ю.М. Гриценко, Д.Г. Сущенко // Журн. фіз. досліджень. - 2000. №3. - С.298 - 302.

3. Измерение времени жизни носителей заряда и толщины дефектного приповерхностного слоя полупроводника методом модуляции проводимости в точечном контакте / В.А. Надточий, Н.Н. Голоденко, Н.К. Нечволод, Д.Г. Сущенко // Вестник Донецкого университета. - 2000. №1. - С.98 - 103.

4. Надточий В.А., Нечволод Н.К., Сущенко Д.Г. Исследование электрических свойств Ge и Si, деформированных при низких температурах //Физ. и техн. высоких давлений. - 2001. - Т.11, №1. - С.104 - 110.

5. Про рекомбінацію нерівноважних носіїв заряду у дефектному поверхневому шарі монокристалічного Ge / В.О. Надточій, М.К. Нечволод, М.М. Голоденко, Д.Г. Сущенко // Фіз. і хім. твердого тіла. - 2001. - Т.2, №4. - С.707 - 710.

6. Генерация дислокаций на сферических включениях в кристаллах под действием одноосного напряжения сжатия / В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, И.В. Жихарев, Н.Н. Голоденко, Я.Г. Беличенко // Вісник Донецького університету, серія А. - 2002. - №2. - С.197 - 200.

7. Structure changes by the stress gradient in subsurface layers of germanium single crystals / V. Nadtochy, I. Zhikharev, M. Golodenko, M. Nechvolod // Solid State Phenomena. - 2003. - V.94. - P.253 - 256.

Размещено на Allbest.ru