Термодинамика легирования и образования точечных дефектов в кремнии

• Автор: Санчищин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Собственные точечные дефекты в кремнии

1.2. Растворимость точечных дефектов в полупроводнике

ГЛАВА 2. ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ

2.1. Свободная энергия системы расплав-полупроводник

2.2. Минимизация свободной энергии Гиббса методом неопределенных коэффициентов Лагранжа

2.3. Определение положения уровня Ферми

2.4. Расчет активности примеси в расплаве

2.5. Определение термодинамических параметров образования примеси в кремнии и германии

^ 2.6. Моделирование совместной растворимости фосфора и алюминия в кремнии

2.7. Выводы ко второй главе:
ГЛАВА 3. ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРЕМНИИ
3.1. Зарядовые состояния собственных точечных дефектов в кремнии
3.2. Термодинамика образования вакансий и междоузельных атомов
3.3. Влияние электронной подсистемы на соотношения между концентрациями вакансий и междоузельных атомов в кремнии
3.4. Вывода к третьей главе:
ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ И УСЛОВИЙ '• ВЫРАЩИВАНИЯ НА ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ
4.1 Изменение модели Воронкова для случая легированного полупроводника
4.2. Моделирование распределения микродефектов в кремнии в процессе выращивания
4.3. Влияние легирования на распределение микродефектов в бездислакационном кремнии в процессе выращивания

4.4. Выводы к четвертой главе:
ГЛАВА 5. ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРИМОСТИ ОДИНОЧНЫХ АТОМОВ В СИСТМЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК

5.1.Рассмотрение задачи растворимость одиночных атомов в системе квантовых точек методом минимизации свободной энергии Гиббса
5.2. Критерии эффективного введение в квантовые точки одиночного атома примеси
5.3. Моделирование растворимости атомов фосфора в системе германиевых квантовых точек
5.4. Выводы к пятой главе:
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
СПИСОК РАБОТ АВТОРА ДИССЕРТАЦИИ:
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение. Актуальность работы
Проблема получения материалов и структур с заданными свойствами является основной проблемой материаловедения полупроводников. Необходимые электрофизические, оптические и др. свойства достигаются путем легирования - введением соответствующих примесных атомов в процессе роста кристаллов. Свободные носители заряда - электроны и дырки, атомы примесей, собственные дефекты кристалла - вакансии, междоузельные атомы, различные ассоциации примесей и собственных дефектов решетки относятся к широкому классу точечных дефектов. Разнообразие свойств полупроводниковых материалов и структур для практических применений достигается направленным введением тех или иных дефектов и
варьированием их концентраций.
Управление процессами образования дефектов в полупроводниках и их взаимодействием являются основой для ряда современных технологий микро- и нано- электроники. В последнее время интенсивно развивается направление физики полупроводников, получившее название defect engineering, основной целью которого является управление процессами образования дефектной структуры с заданными свойствами.
Сейчас, когда достаточно хорошо разработаны методы управления содержанием и распределением легирующих примесей в кремнии, особое внимание уделяется выяснению природы и управлению собственными точечными дефектами, а также влиянию, которое оказывает наличие примеси на процессы их формирования в растущих кристаллах. Также большой интерес представляют собой процессы легирования наноразмерных структур, которые являются основой для наиболее перспективных полупроводниковых технологий.
Т, с
Рис.2.6. Ликвидус системы БьБп. Точки - экспериментальные значения [2], сплошная линия - рассчитанная по (2.51).