Дефектообразование, ударная ионизация и электрическая прочность микронных слоев щелочно-галоидных кристаллов

• Автор: Еханин, Сергей Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 304 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение

Глава 1. Электрический пробой твердых диэлектриков

(обзор литературы)

1.1 Гипотезы об ЭПТД, обусловленном, ударной ионизацией

1.1.1 Из истории взглядов на ЭПТД. как следствие процессов ударной

ионизации

1.1.2 Развитие представлений об ЭПТД, обусловленном ударной

ионизацией

1.2 Гипотезы об ЭПТД, исключающие механизм ударной

ионизации
1.3 Роль дефектов в изменении электрической прочности твердых диэлектриков
1.3.1 О связи электрической и механической прочности твердых диэлектриков
1.3.2 Роль точечных дефектов в изменении электрической прочности твердых диэлектриков
1.4 Предпробивные явления в микронных слоях ЩГК
1.4.1 Электрическое упрочнение и сверхсилъные электрические поля
1.4.2 Предпробивные токи в ЩГК в тонких слоях
1.4.3 Электролюминесценция микронных слоев ЩГК
1.4.4 Воздействие сильных и сверхсильных полей на систему точечных
и линейных дефектов
1.5 Обсуждение литературных данных. Постановка задачи исследований
Глава 2. Ударная ионизация, свечение и энергетические спектры
горячих электронов в ЩГК
2.1 Природа токов в микронных слоях ЩГК с электролитовыми спиртовыми электродами в сильных и сверхсильных электрических
полях
2.1.1 Волып-амперные и волът-яркостные характеристики ЭЛ ЩГК
2.1.2 Природа тока на начальных участках ВАХ микронных слоев

2.1.2.1 Токи, ограниченные пространственным зарядом
2.1.2.2 Волът-амперные и вольт-яркостные характеристики при низкой температуре и разной начальной концентрации дефектов
2.1.3 Обсуждение результатов. Выводы
2.2 Токи и ударная ионизация в ЩГК при внешней инжекции электронов в диэлектрик
2.2.1 Волът-амперные характеристики и свечение ЩГК в условиях регулируемой импульсной инжекции электронов в слой диэлектрика через тонкий металлический электрод
2.2.2 Зависимость коэффициента ударной ионизации от напряженности электрического поля для NaCl и KCl
2.3 Кинетика тока и свечения микронных слоев ЩГК в сверхсильных
электрических полях
2.3.1 Учет влияния полоэ/сителыюго объемного заряда
2.3.2 Расчет распределения электрического поля в слое NaCl при протекании в нем лавинного тока
2.3.3 Кинетика свечения микронных слоев ЩГК в сверхсильных электрических полях
2.4 Спектры горячих электронов, ускоренных полем в слое ЩГК
2.5 Обсуждение результатов. Выводы
Глава 3. Дефектообразование и электропроводность в ЩГК в условиях сильных и сверхсильных электрических полей
3.1. Генерация дефектов и токи в ЩГК в сильных электрических
полях
3.1.1 Генерация линейных дефектов в каменной соли в предпробивных полях
3.1.2 Влияние сильных электрических полей и других условий эксперимента на скорость генерации дислокаций в ЩГК
3.1.3 Распределение плотности дислокаций по толщине слоя
3.1.4 Влияние сильного электрического поля на край фундаментального оптического поглощения NaCl
3.1.5 Зависимость вольт-амперных и волът-яркостных характеристик
от времени воздействия электрического поля
3.2. Генерация линейных и точечных дефектов и перенос заряда в ЩГК в
сверхсильных электрических полях
3.2.1. Дефектообразование и перенос заряда в сверхсильных электрических полях при кратковременных импульсных воздействиях напряжения
3.2.2 Распределение электрического тока по площади слоя
3.2.3 Оценка роли термического воздействия тока на дефектообразование в ЩГК
3.2.4 Термоударный механизм генерации дефектов в ЩГК в условиях сверхсилъного поля
3.2.5Генерация точечных дефектов в ЩГК в сверхсильных электрических
полях
3.3 Механизмы эффекта “шнурования” электронного тока в тонких слоях ЩГК в сверхсильных электрических полях
3.3.1 Роль электродов в процессах локализации тока
3.3.2 Шнурование электронов проводимости в полупроводниковых и диэлектрических материалах вследствие возникновения электрической неустойчивости
3.3.3 Миграционная поляризация и ее влияние на процессы локализации переноса заряда
3.3.4 Дислокационный механизм локализации переноса заряда
3.4 Обсуждение результатов. Выводы
Глава 4. Кинетика предпробивных процессов, определяющих
электрическую прочность микронных слоев ЩГК
4.1 Дефектообразование и электрическая прочность слоев ЩГК
4.1.1 Деградационные процессы при ЭЛ ЩГК
4.1.2 Дефектообразование и пробой слоев ЩГК
4.2 Электрическая прочность слоев ЩГК с электролитовыми электродами на импульсном напряжении
4.2.1 Обсуждение устойчивости режима стационарности полного тока
4.2.2 Кинетика предпробивных процессов и определение электрической прочности микронных слоев ЩГК
4.3 Пробой микронных слоев NaCl в условиях принудительной импульсной инжекции электронов
4.4 Предпробивные процессы и пробой микронных слоев ЩГК при

в резко неоднородном поле разрушение велико и поверхность раздроблена. На некотором расстоянии от места пробоя на грани [100] образуются дислокации, расположение которых в разных кристаллах оказывается различным. На пробитых кристаллах LiF образуются ряды дислокаций по [100] и [110]. На кристаллах KCl возникают ряды дислокаций по [100]. Для KCl электрическая и механическая прочности которого меньше, чем у LiF, плотность дислокаций около места пробоя значительно больше, чем у LiF. На кристаллах NaCl ряды фигур травления располагаются только вдоль [100]. В некоторых случаях при пробое кристалов NaCl дислокации вообще не наблюдались. Образующиеся при пробое дислокации располагаются в тонком слое у поверхности кристалла. Однако закономерности их ориентирования не установлены. Гилман и Штауф пришли к заключению [83], что электрическое разрушение кристаллов LiF на импульсах в неоднородном электрическом поле начинается с распространения дислокационных дендритов по поверхности. Микроскопически дендритные ветви характеризуются небольшим числом дислокационных петель, лежащих в плоскости [110]. Дислокационные петли имеют диаметр около 10 мкм.
Таким образом, при механическом и электрическом разрушении твердых тел некоторые закономерности оказываются одинаковыми. Величины механической и электрической прочностей с изменением химического состава соединений изменяются одинаково подобно. Общая картина места разрушения диэлектрика при электрическом пробое (радиальное растрескивание) имеет такой же вид, как разрушение при взрыве взрывчатых веществ, вызванное волнами механических напряжений. При воздействии электрического поля и искрового разряда возникают условия, при которых могут появляться и иногда появляются на поверхности диэлектрика новые дислокации.
Однако, считать, что механические разрушения предваряют или замещают электрический пробой пока достаточных оснований нет. Большинство авторов считают, что электрический пробой является причиной, вызывающей механическое разрушение тела, вследствие высоких давлений, возникающих в канале пробоя. Многие считают, что пробой, как физический процесс в диэлектрике при высокой напряженности электрического поля, протекает по своим законам, механическое или термическое разрушение тела является лишь следствием пробоя.