Структурные и фазовые переходы в полупроводниках при импульсных лучевых воздействиях

• Автор: Баязитов, Рустэм Махмудович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНЫХ ФОТОННЫХ И КОРПУСКУЛЯРНЫХ ПУЧКОВ С ПОЛУПРОВОДНИКАМИ
1.1. Механизмы взаимодействия световых потоков с полупроводниками
1.2. Взаимодействие корпускулярных пучков с полупроводниками
1.3. Особенности кристаллизации и фазовых превращений в полупроводниках при импульсном воздействии в различных диапазонах длительности
1.3.1. Общая характеристика направления импульсно-лучевой модификации полупроводников
1.3.2. Трансформация структуры и поведение примеси при импульсносветовой обработке в наносекундном диапазоне длительности. Физичес-ские модели лазерного отжига имплантированных полупроводников
1.3.3. Процессы твердофазной кристаллизации и особенности плавления при обработках в миллисекундном-секундном диапазонах длительности импульса
Выводы к гл.1 и обоснование целей работы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Подготовка образцов, техника ионного легирования и термической обработки
2.2. Техника импульсно-лазерной обработки образцов
2.3. Техника импульсной обработки ионными и электронными пучками
2.4. Техника импульсно-фотонной обработки в миллисекундном-секундном диапазонах длительности импульса
2.5. Методика исследований электрофизических параметров, структуры, элементного состава приповерхностных областей
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ, НАГРЕВА, ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСИ ПРИ ИМПУЛЬСНО-ЛУЧЕВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
3.1.Моделирование процессов нагрева, плавления и кристаллизации с учетом пространственно-временного распределения выделения энергии излучения в полупроводниках
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Методика численных расчетов температурного поля при импульсных воздействиях
3.1.3. Методика учета пространственно-временного распределения поглощения различных видов излучения
3.2. Моделирование процессов перераспределения примеси при импульснолучевых обработках
ГЛАВА 4. РАСЧЕТЫ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ И ДИНАМИКИ
ПЛАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИ ИМПУЛЬСНЫХ СВЕТОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
4.1. Компьютерное моделирование нагрева и динамики плавления имплантированных полупроводников
4.2. Компьютерное моделирование для решения «обратной» задачи нагрева излучением
4.3. Аналитические методы расчетов температуры до порога плавления. Классификация режимов нагрева излучением
4.4. Компьютерное моделирование и аналитические оценки зависимостей параметров плавления от длительности импульса
ГЛАВА 5. СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ В ПРОЦЕССЕ ИМПУЛЬСНО-СВЕТОВОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ
5.1. Трансформация структуры и поведение примеси в имплантированном кремнии и арсениде галлия в наносекундном диапазоне длительностей воздействия
5.1.1.Поведение хорошо растворимых примесей и их электрическая активация в кремнии
5.1.2. Поведение малорастворимых в кремнии примесей
5.1.3. Динамика фазовых и структурных переходов в имплантированном кремнии
5.1.4. Низкотемпературное управление прозрачностью кремния при лазерном отжиге
5.2. Кристаллизация и аморфизация полупроводников при воздействии субнаносекундными импульсами
5.3. Особенности плавления и кристаллизации импульсами миллисекундного и секундного диапазонов длительности
ГЛАВА 6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ С ИМПЛАНТИРОВАННЫМИ ПОЛУПРОВОДНИКАМИ
6.1. Специфика нагрева и динамика плавления полупроводников импульсными ионными пучками по результатам компьютерного моделирования
6.2. Структурно-фазовые изменения и поведение примеси при импульсноионной обработке имплантированного кремния
6.3. Поведение примеси и ее электрическая активация в арсениде галлия при импульсно- ионной обработке
6.4. Термическая устойчивость пересыщенных твердых растворов кремния
и арсенида галлия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА
ЛИТЕРАТУРА

1. Адиабатический режим (КГ'МОс). Длина диффузии тепла Ь=(Бтр)ш (где Б - температуропроводность материала) меньше толщины образца б. Энергия излучения сосредоточена, в основном, в поглощающем слое, что приводит к быстрому нагреву и плавлению приповерхностной области.
2. Режим теплового потока (10~6-10'2с). Длина тепловой диффузии соизмерима с толщиной образца и превышает глубину поглощения. Энергия излучения, в основном, перераспределяется вглубь образца за счет тепловой диффузии. В случае неравномерности распределения интенсивности излучения по поверхности (точечные или линейные источники) имеет значение также латеральное перераспределение тепла. В этом режиме могут иметь место как плавление, так и твердофазные процессы рекристаллизации имплантированных слоев.
3. Режим теплового баланса (>10'2с). Длительность импульса достаточна для выравнивания температуры по глубине и по поверхности образца. На начальном этапе температура образца растет, а затем достигает стационарного состояния, при котором достигается баланс между поглощаемой энергией и потерями энергии на тепловое излучение и конвективную теплопередачу.
Приведенная классификация режимов нагрева излучением описывает процессы перераспределения энергии лишь в первом приближении. Особенно это касается наносекундного диапазона длительности (Ю'Мос), где глубина поглощения излучения может быть соизмерима с длиной тепловой диффузии и это, в свою очередь, определяет кинетику фазовых переходов и поведение примесей при воздействии.