Кинетика и термодинамика комплексообразования и кластеризации дефектов в кремнии и германии

• Автор: Светухин, Вячеслав Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 358 с. : ил

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ И ИХ АССОЦИАТОВ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕФЕКТОВ МЕЖДУ СОБОЙ И С ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМОЙ

1.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

1.2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ И ИХ АССОЦИАТОВ С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМОЙ

1.3. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПОЛОЖЕНИЯ УРОВНЯ ФЕРМИ В ПОЛУПРОВОДНИКЕ С ДЕФЕКТАМИ

1.4. РАСЧЕТ АКТИВНОСТИ ПРИМЕСИ В РАСПЛАВЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ

1.5. РАСТВОРИМОСТЬ ДЕФЕКТОВ В КРЕМНИИ И ГЕРМАНИИ

1.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИМЕСИ В КРЕМНИИ И ГЕРМАНИИ

1.7. РАСТВОРИМОСТЬ МНОГОЗАРЯДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В КРЕМНИИ НА ПРИМЕРЕ ЗОЛОТА

1.8. МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОЙ РАСТВОРИМОСТИ ФОСФОРА И АЛЮМИНИЯ В КРЕМНИИ
1.9. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ НА РАСТВОРИМОСТЬ ПРИМЕСИ В КРИСТАЛЛАХ МАЛОГО РАЗМЕРА
1.10. ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРИМОСТИ ОДИНОЧНОГО АТОМА ПРИМЕСИ В КВАНТОВОЙ ТОЧКЕ
1.11. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2 ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ И ИХ КОМПЛЕКСОВ В КРЕМНИИ
2.1. ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИИ В КРЕМНИИ
2.2. ЗАРЯДОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ВАКАНСИИ В КРЕМНИИ
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ В КРЕМНИИ
2.4. ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ДИВАКАНСИЙ В КРЕМНИИ
2.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ И ИХ
Содержание
КОМПЛЕКСОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, ЛЕГИРОВАННЫХ ДОНОРНОИ ПРИМЕСЬЮ
2.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ И ИХ КОМПЛЕКСОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, ЛЕГИРОВАННЫХ АКЦЕПТОРНОЙ ПРИМЕСЬЮ
2.7. КОМПЛЕКС ВАКАНСИЯ-АТОМ КИСЛОРОДА
2.8. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА КЛАСТЕРИЗАЦИИ
3.1. СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ И ПРЕЦИПИТАТОВ РАЗЛИЧНОЙ ГЕОМЕТРИИ.....................................94 ,
3.2. ТЕРМОДИНАМИКА ПРЕВРАЩЕНИЯ КЛАСТЕР-ПРЕЦИПИТАТ
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ КЛАСТЕРИЗАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ
3.4. ПОСЛЕПЛАВЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ. КЛАСТЕРИЗАЦИЯ В РАСПЛАВАХ Б1, СЕ, БВ, ВГ
3.5. ВЛИЯНИЕ КЛАСТЕРИЗАЦИИ НА ПРОЦЕСС ПЛАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ А3В
3.6. ПОЛИТРОПИЯ. КЛАСТЕРИЗАЦИЯ ПРИМЕСЕЙ В
ПОЛУПРОВОДНИКАХ
3.7. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ИЗ ДВУХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
4.1. ОСНОВНЫЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ИЗ ДВУХ ДЕФЕКТОВ
4.2. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ НА КИНЕТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ
4.3. СТАТИСТИКА ЭЛЕКТРОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ ПОЛУПРОВОДНИКА В НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ
4.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО
4.5. СТОХАСТИЧЕСКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ИЗ ДВУХ ДЕФЕКТОВ
4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ИЗ

Содержание
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ КРИВЫХ ИЗОХРОННОГО ОТЖИГА КОМПЛЕКСОВ
4.7. ТЕРМОСТИМУЛИРОВАННОЕ РАЗРУШЕНИЕ КОМПЛЕКСОВ И КЛАСТЕРОВ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
4.8. ДИФФУЗИЯ КОМПЛЕКСА ИЗ ДВУХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
4.9. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КЛАСТЕРИЗАЦИИ И ПРЕЦИПИТАЦИИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
5.1. КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ПЕРВОГО РОДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
5.2. МОДЕЛЬ РОСТА СКОПЛЕНИЙ ДЕФЕКТОВ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
5.3. КИНЕТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ КЛАСТЕРИЗАЦИИ И ПРЕЦИПИТАЦИИ
5.4. ПРЕЦИПИТАЦИЯ, ОГРАНИЧЕННАЯ ДИФФУЗИЕЙ
5.5. ПРЕЦИПИТАЦИЯ, ОГРАНИЧЕННАЯ СКОРОСТЬЮ РЕАКЦИИ
5.6. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПРОЦЕССЫ КЛАСТЕРИЗАЦИИ И ПРЕЦИПИТАЦИИ
5.7. КОАЛЕСЦЕНЦИЯ ДЕФЕКТОВ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
5.8. ВЫВОДЫ К 5 ГЛАВЕ
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕЦИПИТАЦИИ КИСЛОРОДА В КРЕМНИИ
6.1. МЕЖДОУЗЕЛЬНЫЙ КИСЛОРОД В КРЕМНИИ, ВЫРАЩЕННОМ ПО МЕТОДУ ЧОХРАЛЬСКОГО
6.2. ДИФФУЗИЯ И РАСТВОРИМОСТЬ МЕЖДОУЗЕЛЬНОГО КИСЛОРОДА В КРЕМНИИ
6.3. ЦЕНТРЫ ЗАРОЖДЕНИЯ КИСЛОРОДНЫХ ПРЕЦИПИТАТОВ В КРЕМНИИ И КИСЛОРОДНЫЕ ТЕРМОДОНОРЫ
6.4. ГЕОМЕТРИЯ КИСЛОРОДНЫХ ПРЕЦИПИТАТОВ В КРЕМНИИ
6.5. ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ УПАКОВКИ ПРИ ПРЕЦИПИТАЦИИ КИСЛОРОДА
6.6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРЕЦИПИТАЦИИ КИСЛОРОДА В КРЕМНИИ
6.7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕЦИПИТАЦИИ КИСЛОРОДА В КРЕМНИИ
Гпава 1. Термодинамика образования точечных дефектов и их ассоциатов
На возможность появления участка отрицательной растворимости указывалось Ван Лааром в 1908 г., однако на его работы внимания не обратили. Только сорок лет спустя, когда подобные кривые растворимости были исследованы подробнее, этой проблеме было уделено должное внимание.
Важным моментом при рассмотрении образования дефектов в полупроводниках является знание равновесной концентрации дефектов и параметров их образования. Одним из важных параметров является парциальная свободная энергия образования дефекта:
= (1.5.1)
где - энтальпия образования дефекта, а 5^ - колебательная энтропия образования дефекта.
Энтальпию растворимости примесей в полупроводниках можно находить с микроскопических и макроскопических позиций. Микроскопический подход основан на рассмотрении механизмов образования дефектов с учетом всех взаимодействий, протекающих на атомном уровне. Использование данного подхода для описания различных систем является сложной задачей, т.к., во-первых, трудно учесть все виды взаимодействия дефектов в полупроводнике, а во-вторых, эти методы трудоемки и требуют много времени. Тогда как методы, основанные на макроскопическом анализе, опираются на использование феноменологических параметров, которые определяются путем сопоставления теоретических формул с экспериментальными результатами.
Микроскопический подход заключается в рассмотрении энергетических затрат образования примесей на основе представлений о структуре и характере химических связей вещества.
Одним из первых микроскопический подход к растворимости примесей в полупроводнике применил Вайзер [23]. В его работе рассматривается модель растворения примесных атомов в узлах кристаллической решетки в виде последовательности некоторых стадий.
Первая стадия заключается в образовании вакансий в решетке растворителя, что, в свою очередь, требует энергетических затрат, идущих на