Исследование ростовых дефектов упаковки монокристаллического кремния рентгенотопографическим методом на основе эффекта Бормана

• Автор: Анисимов, Василий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.27.01, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 212 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Современное состояние исследований дефектов упаковки обзор литературы

1.1 Основные параметры, физические свойства, получение и применение кремния

1.2 Плоскостные дефекты в монокристаллах с решткой алмаза

1.3 Прямые методы обнаружения и исследования дефектов структуры селективного травления, декорирования, электронной просвечивающей микроскопии, ИКмикроскопии, рентгеновской топографии.
1.4 Динамическая теория рассеяния рентгеновских лучей основа рентгенотопографических методов

1.5 Контраст интенсивности от плоскостных дефектов.

1.6 Рентгенотопографические изображения дефектов упаковки. Проблемы X теории дифракционного контраста

1.7 Выводы и постановка задач диссертационного исследования

Глава 2 Аппаратура и методики эксперимента

2.1 Аппаратура и камеры для рентгенотопографического анализа дефектов в
2.2 Розеточная методика исследования дефектов структуры в
2.3 Приготовление и контроль качества поверхности образцов
2.4 Определение природы ДУ в случае сферической волны.
2.5 Определение природы ДУ в случае плоской волны.
2.6 Выводы
Глава 3 Теоретические модели дефектов упаковки в монокристаллах с
. решткой алмаза
3.1 Теоретические модели простых ростовых дефектов упаковки в
монокристаллах .
3.2 Теоретические модели сложных ростовых дефектов упаковки в
монокристаллах .
3.3 Модель тетраэдрического ДУ типа внедрения
3.3 Выводы.
Глава 4 Компьютерное моделирование бормановского контраста
интенсивности от частичных и вершинных дислокаций в монокристаллах кремния.
4.1 Расчет контраста интенсивности от дефектов кристалла с медленно изменяющимися полями деформации
4.2 Расчет контраста интенсивности от частичной градусной дислокации Шокли.
4.3 Расчет контраста интенсивности от частичных краевых дислокаций Шокли и Франка.
4.4 Расчет контраста интенсивности от вершинных дислокаций в барьерах ЛомераКоттрелла и Хирта.
4.5 Выводы.
Ч Глава 5 Исследование рентгенотопографического контраста от дефектов
упаковки в монокристаллах в случае эффекта Бормана.
5.1 Бормановский контраст интенсивности от плоскости ДУ
5.2 Экспериментальный бормановский контраст интенсивности от частичных градусных дислокаций Шокли.
5.3 Экспериментальный контраст интенсивности от частичных краевых дислокаций.
5.4 Экспериментальное исследование сложных ростовых ДУ в монокристаллах кремния.
5.5 Исследование дефектов упаковки в монокристаллах кремния методом Ланга
5.6 Исследование дефектов упаковки в монокристаллах кремния методом двухкристальной топографии.
5.7 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В работе 3 проведен комплексный учет возможностей широкозонных полупроводников , , i, , I, алмаз в сравнении с кремнием. Несмотря на значительные преимущества новых материалов перед i и по ряду показателей ширине запрещенной зоне, напряжению критического пробоя, скорости насыщения, теплопроводности и др. Для и 1 отсутствуют собственные подложки. Гетероэпитаксиальные слои, полученные на подложках из других материалов например i, сапфир, имеют высокую плотность дислокаций 2, что ограничивает их применение для создания силовых устройств. Собственные подложки из алмаза имеют малую площадь и дорогостоящи. Монокристаллические слои алмаза с использованием гетероэпитаксии пока не получены. Высокочастотные транзисторы на основе i но некоторым параметрам не уступают приборам из i, и могут работать в гигагерцовом диапазоне, но требуется дальнейшее снижение плотности дефектов в подложках, в том числе для создания силовых приборов. Соединения III вытеснили i из оптоэлектроники и под вопросом будущее i в высокочастотной электронике. Хотя полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия имеют более высокие рабочие температуры, удельную мощность, частотные характеристики, более низкое энергопотребление, чем кремниевые приборы, всетаки кремний остается одним из основных материалов, применяемых в современной твердотельной микроэлектронике. Монокристаллический кремний широко используется для изготовления оптоэлектронных приборов лазеров, светодиодов, солнечных батарей, фотоприемников, модуляторов, оптических окон, приборов СВЧ техники полевых транзисторов, генераторов на эффекте Ганна, квазипролетных и туннельных диодов и т. Очень широко применяется кремний для создания СБИС. В частности процессоры для компьютеров выпускаются только на основе кремния 2,4. Плоскостные дефекпгы в монокристаллах с решткой алмаза. Классификация дефектов. В реальных кристаллах в результате внешних воздействий или возмущений в процессе роста часто нарушается правильное расположение атомов либо в отдельных участках кристалла, размеры которых сравнимы с межатомным расстояние точечные дефекты, либо вдоль некоторых линий макроскопической длины линейные дефекты, либо вдоль поверхностей полоскостные дефекты. Дефекты кристалла влияют практически на все его физические свойства. Атомная структура и энергия дефектов структуры зависит от характера сил межатомного взаимодействия. Дефекты структуры связаны с изменением расстоянии частицы до ближайших соседей, с отсутствием атома иона в какомлибо узле решетки, со смещением атома иона из узла в междоузлие, с временными местными нарушениями структуры, вызванными световыми, рентгеновскими и улучами. Малая подвижность и большое время жизни дефектов структуры позволяют описать их наглядными геометрическими моделями и классифицировать их по чисто геометрическому признаку, а именно по числу измерений, в которых качественные нарушения структуры кристалла простираются на расстояния, превышающие характерный параметр решетки под качественными нарушениями понимается отсутствие соседних атомов или их непериодическое расположение. По этому критерию выделяют следующие типы атомных дефектов решетки. Точечные, или нульмерные, дефекты. Точечные дефекты это вакансии, атомы в междоузлиях, атомы в узлах чужой подрешетки, примесные атомы в узлах или междоузлиях. Линейные, или одномерные, дефекты, т. Специфические линейные дефекты это дислокации. Кроме того, неустойчивые линейные дефекты могут возникать из цепочек точечных дефектов. Плоскостные, или двумерные, дефекты простираются в двух измерениях на расстояния, сравнимые с размером кристалла, а в третьем составляют несколько параметров решетки. Таковы например плоскости двойникования, границы зерен и блоков, стенки доменов, дефекты упаковки и, наконец, сама поверхность кристалла. Объемные, или трехмерные, дефекты это пустоты, поры, частицы другой фазы, включения. Все эти дефекты рождаются при росте кристалла или в результате различных воздействий на кристалл. Все они существенно влияют на свойства кристалла.