Аналитические модели взаимодействия заряженных краевых дислокаций и точечных дефектов в кристаллических структурах

• Автор: Гестрин, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 321 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЗАРЯЖЕННЫЕ ДИСЛОКАЦИИ В КРИСТАЛЛАХ.

1 Л.Структура и свойства дислокаций в кристаллах.

1.2. Модели заряженных дислокаций

1.3. Эффекты на заряженных дислокациях.

1.4. Заряженные дислокации в электромагнитном поле.

1.5. Диссипация энергии движущихся дислокаций

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИСЛОКАЦИЙ И ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ.

2.1 .Основная система уравнений для одного типа точечных дефектов.

2.2.Модел взаимодействия системы дислокацияоблако при наличии градиента температуры

2.3.Модель взаимодействия системы дислокацияоблако в электрическом поле. Прямой и обратный пьезоэффек
2.4.Модель взаимодействия системы дислокация облако при наличии градиента температуры и магнитного поля. Дислокационный поперечный эффект НернстаЭттингсхаузена
2.5.Модель взаимодействия системы дислокация облако в скрещенном элек трическом и магнитном поле.
2.6.Модель взаимодействия движущейся заряженной дислокации с облаком точечных дефектов при наличии магнитного поля перпендикулярного к ее оси. Дислокационный эффект Холла.
2.7.Модель взаимодействия движущейся заряженной дислокации с облаком точечных дефектов во внешнем магнитном поле, параллельном ее оси
2.8.сновная система уравнений для двух типов точечных дефектов
2.9.Модель поперечного дислокационного эффекта Периста Эттингсхаузена для двух типов точечных дефектов
2Модель взаимодействия системы дислокацияоблако во внешнем электрическом поле при наличии двух типов подвижных точечных дефектов.
2Модель взаимодействия системы дислокацияоблако при наличии градиента температуры для двух типов подвижных точечных дефектов
2Модель взаимодействия системы дислокацияоблако в скрещенных электрическом и магнитном нолях при наличии двух типов подвижных точечных дефектов
2Модель дислокационного эффекта Холла для двух типов подвижных точечных дефектов.
2Модель взаимодействия движущейся дислокации с двумя тинами подвижных точечных дефектов во внешнем магнитном поле, параллельном ее оси.
2Диффузионная модель дислокационных эффектов. Границы применимости построенных аналитических моделей. Математические методы определения параметров дефектов
2Вывод ы
ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ ЗАРЯЖЕННЫМИ ДИСЛОКАЦИЯМИ.
3.1. Основная система уравнений. Модель рассеяния на неподвижной дислокации
3.2. Модель рассеяния на движущейся дислокации с одним типом точечных дефектов.
3.3. Модель рассеяния на колеблющейся дислокации с одним типом точечных дефетов
ЗАМодель рассеяние электромагнитной волны на кристалле с двумя
типами точечных дефектов
3.5.Модель рассеяния на дислокационной решетке
3.6.Математические методы определения характеристик дефектной
структуры кристалла по картине рассеяния
3.7.Теоретические и экспериментальные зависимости характеристик рассеяния электромагнитной волны от параметров дислокаций
3.8.Вывод ы.
ГЛАВА 4. ААЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОЛЕБАНИЙ, ЛОКАЛИЗОВАННЫХ НА ДИСЛОКАЦИЯХ, В ИОННЫХ И КОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛАХ .
4.1.Модель поляритонов, локализованных вблизи дислокаций, в ионных кристаллах.
4.2.Модель плазменных колебаний, локализованных вблизи заряженных дислокаций, в полупроводниковых кристаллах при одном типе подвижных носителей заряда.
4.3.Модель плазменных колебаний, локализованных на заряженной
дислокационной стенке
4.4.Модель колебаний электронно дырочной плазмы локализованных на дислокациях
4.5.Вывод ы.
ГЛАВА 5. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МЕХАНИЗМОВ ТОРМОЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ДИСЛОКАЦИЙ В ИОННЫХ И КОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛАХ.
5.1.Квантовомеханическая модель взаимодействия электрического поля движущейся заряженной дислокации с диссипативными центрами
5.2.Модель торможения заряженных дислокаций примесными атомами в полупроводниках.
5.3.Модель торможения экситонами ВаньеМотта в ионном кристалле при низкой температуре
5.4.Модель торможения поляронами сильной связи в ионных кристаллах
5.5.Модель торможения поляронами слабой связи в ионных кристаллах.
5.6.0ценка эффектов торможения заряженной дислокации за счет упругого взаимодействия с диссипативными центрами.
5.7.Классификация механизмов торможения дислокации
5.8.Вывод ы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВ 1ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ТОРМОЖЕНИЯ ВИНТОВЫХ ДИСЛОКАЦИЙ В ИОННЫХ И КОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛАХ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полная ступенька первый тип соответствует излому на обеих вставленных полуплоскостях, имеет высоту Ы и производит две инверсии зарядов противоположного знака, оставаясь электрически нейтральной. Второй тип полуступепька соответствует излому только на одной экстраплоскости и имеет высоту г. Анализ процесса перескока дислокации в соседнюю плоскость скольжения посредством полуступеньки показывает рис. В соседней плоскости 0 рис. А. Случай, представленный на рис. Аналогичным образом появляется отрицательно заряженная полуступенька. Заряды у обоих зарождающихся типов вакансий равны по величине, но противоположны по знаку 2. Примем значения этих зарядов за д. Добавление иона противоположного знака к полуступеньке изменяет знак ее заряда и соответственно тип зарождающейся вакансии, следовательно е ц. Таким образом, заряд полуступеньки может быть как положительным, так и отрицательным и равен по модулю половине заряда электрона. Следовательно, избыток полуступенек одного знака приводит к появлению на дислокации заряда. Заряд па краевой дислокации в ЩГК может изменяться за счет диффузии ионов к полуступеньке а также быть обусловленным излишком вакансий одного знака в дислокационном ядре, например, при введении в кристалл атомов двухвалентных примесей 5. В этом случае атомы двухвалентных металлов занимают катионные узлы решетки, и для сохранения нейтральности крис талла требуется создать одну катионную вакансию па каждый примесный ион. В результате в таком примесном кристалле количество катионных вакансий превосходит число анионных вакансий на число двухвалентных примесей. Избыток катионных вакансий в ядре краевой дислокации примесного кристалла определяет ее заряд, который изменяется при изменении количества заряженных дефектов в ее ядре 2. На рис. Бюргерса Ь а 2по на плоскость чертежа. Ионы, обозначенные сплошными кружками, расположены в плоскости рисунка, а обозначенные пунктиром лежат на расстоянии Ь2 ниже плоскости рисунка. Топкая структура края экстраплоскости обусловлена следующими дефектами полная, электрически нейтральная ступенька С, положительно и отрицательно заряженные ступеньки Ни Н. Рис. Переход краевой дислокации в соседнюю плоскость скольжения посредством заряженной полуступеньки. Представлено расположение ионов в соседних плоскостях 0 2. У Ч ЧУ чЬСЬ V. Ь V. Рис. Гонкая структура края экстраплоскости 0 краевой дислокации. Дефекты в объеме окружающем дислокациюV и V. М ион двухвалентной примеси 2. В противоположном случае, когда добавочная полуплоскость оканчивается отрицательным зарядом, к ядру дислокации притягиваются дырки и линейный дефект имеет донорный характер, что в решетке типа реализуется для дислокаций в направлении 1 6. В отличии от ЩГК, заряд дислокаций в полупроводниках обусловлен не дефектами на краях экстраплоскостей, с помощью которых создаются дислокации, а разрывами связей между атомами, происходящими за счет внедрения лишних полуплоскостей рис. Большое количество экспериментов, проведенных для исследования свойств заряженных дислокаций в полупроводниковых кристаллах, позволил выявить ряд общих закономерностей 8. Известно, вопервых, что введение дислокаций в полупроводники птипа приводит к снижению средней плотности свободных носителей. Таким образом, дислокации в таких полупроводниках играют роль акцепторов и имеют отрицательно заряженное ядро и положительно заряженное окружающее облако 8. С другой стороны, в полупроводниках ртипа дислокации демонстрируют акцепторнодонорное действие, то есть после введения дислокаций плотность дырок может быть как ниже, так и выше плотности основных носителей в свободном образце. Таким образом, линейные дефекты имеют глубокие дискретные акцепторные уровни Е и донорные уровни в запрещенной зоне полупроводника рис. Такая неоднозначность поведения дислокаций в полупроводниках п и р типа отразилась в различии моделей заряженных дислокаций этих двух типов в полупроводниках см. Важным свойством дислокации является зависимость се заряда от скорости рис. Рис. Рис. Схема энергетических уровней для электронов локализованных на шестидесяти градусных дислокациях варианты электронных переходов а, б, в в Ое и .