Динамика дефектной структуры и акустическая эмиссия в кремнии при электрических и механических возмущениях

• Автор: Соловьев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 119 с. : ил

Оглавление
Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Природа акустической эмиссии в полупроводниках

1.2. Механизмы движения дислокаций

1.3. Механизмы торможения дислокаций

1.4. Электропластический и магнитопластический эффекты

1.4.1. Электропластический эффект

1.4.2. Магнитопластический эффект

2. Методы исследования динамики дислокаций в кристаллах кремния

2.1. Введение дислокаций в пластины кремния
2.1.1. Введение дислокаций по трехточечной схеме нагружения
2.1.2. Введение дислокаций четырехопорным
способом
2.2. Выявление дислокаций
.2.3. Техника акустоэмиссионных исследований
3. Акустическая эмиссия дислокационного кремния в
электрическом поле
3.1. Обоснование дислокационной природы акустической эмиссии в кремнии
3.2. Взаимосвязь акустической эмиссии и электростимулированной миграции дислокаций в
кремнии
3.3. Влияние электрического тока на активационные характеристики движения дислокаций

4. Динамика дислокационных ансамблей в кремнии при
механических воздействиях
4.1. Анализ дислокационного транспорта
4.2. Влияние внутренних напряжений на транспорт дислокаций в кремнии
4.3. Динамика линейных дефектов в поле внешних и внутренних сил
4.3.1. Влияние внешней нагрузки на скорость перемещения дислокаций
4.3.2. Изменение дислокационной динамики с уровнем действующих внутренних напряжений
4.4 Поведение дислокаций в кремнии в полях
немеханической природы
5. Дислокационный транспорт в кремнии в возмущающих
полях различной природы
5.1. Динамика дислокационных ансамблей в кремнии при механических и магнитных возмущениях
5.1.1. Эволюция примесных центров в магнитном

5.1.2. Дислокационный транспорт в магнитном поле
5.2. Дислокации в поле комбинированного воздействия других возмущающих факторов (электрических и магнитных)
5.3. Термооптическое возбуждение дислокаций в кристаллах кремния
Основные результаты и выводы
Литература
Введение
Известно, что структурные несовершенства (дислокации) в полупроводниковых материалах появляются не только в процессе роста монокристаллов, но также генерируются при многоступенчатых технологических циклах производства приборов Появившиеся дефекты способствуют возникновению ловушек и центров рассеяния носителей заряда при протекании электрического тока [1]. Помимо этого, наличие электрических [2] и механических [3] полей может приводить к движению дислокаций даже при комнатных температурах. Дрейфующая дислокация при пересечении активной области прибора может вывести его из строя [4,5]. Особенно чувствительны к этому приборы с высокой степенью интеграции. Вот почему вопросы "дислокационной" динамики представляются весьма актуальными. Более того, при исследовании пластичности наиболее предпочтительным является использование неразрушающих методов диагностики, которые в сочетании с соответствующей математической обработкой позволяют воссоздать картину перемещения и взаимодействия дислокаций. Поэтому в данной работе исследование транспорта линейных дефектов осуществлялось методом акустической эмиссии и селективного травления.
Результаты последних исследований показали, что одним из возможных факторов управления дислокационным транспортом могут служить магнитные поля. Значительные исследования магнитопластического эффекта проведены на ионных кристаллах [6-8]..*', В качестве доминирующего механизма, объясняющего экспериментально обнаруженные изменения подвижности дислокаций в магнитном иоле, принят механизм спин-зависимых реакций дефектов [15-19].
В то же время, влияние магнитного поля на состояние дефектов в полупроводниках исследовано явно недостаточно, хотя эта проблема является весьма актуальной в связи .с вопросом повышения надежности изделий

В зависимости от стрелы прогиба "с" средняя плотность линейных дефектов N4, определяемая по числу ямок травления на единице поверхности кристалла, составляла 104- 106 ст~. При этом максимальная плотность дислокаций наблюдалась в области наибольшего прогиба пластины (рис.2.2 Ь).

Рис.2.2: Схема деформации пластины при введении дислокаций во время отжига:
(а) - расположение образца; (Ь) - эпюра изгибающих моментов [66]; 1 - кремниевая пластина; 2 - кварцевые опоры; 3 - кварцевая труба; "с" - стрела прогиба.
Подготовленные таким образом пластины использовались для снятия акустического отклика в результате электрического или теплового возмущения.
2.1.2. Введение дислокаций четырехопорным способом
Изучение динамики линейных дефектов в полях различной природы, а также оценка доминирующего влияния различных видов стопоров и выявление их природы относительно легко могут быть осуществлены при градиентном распределении дислокаций. При этом их плотность должна изменяться от
106...107 ст'2 и более до отдельных изолированных дефектов, не испытывающих взаимного влияния друг на друга. Этот вариант легко реализуется при введении "поверхностных" дислокаций методом травмирования поверхности пластины. Поэтому в другой группе исследований источником поверхностных дислокаций служили царапины, проводимые в направлении, параллельном основной оси