Особенности формирования дислокационной структуры в промышленных монокристаллах арсенида и фосфида галлия большого диаметра

• Автор: Гончарова, Наталья Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил

Оглавление
Введение.Т.

Глава I. Литературный обзор. Особенности дефектообразования в монокристаллах АШВУЧ

1.1. Введение

1.2. Кристаллическая структура и дефекты в монокристаллах

1.2.1. Кристаллография решетки сфалерита..

1.2.2. Точечные дефекты и их кластеры.4.

1.2.3. ДислокацииУ.

1.2.4. Скольжение и переползание дислокаций.А.

1.3. Особенности формирования дислокационной структуры в монокристаллах арсенида и фосфида галлия.7.3.

1.4. Взаимодействие примесей с дислокациями в монокристаллах

ашву.3.
1.4.1. Распределение точечных дефектов и примесей вокруг дислокаций.л
1.4.2. Возникновение дефектов в процессе выращивания монокристаллов арсенида галлия
1.4.3. Микродефекты в монокристаллах арсенида галлия, выращенных из расплавов с резким отклонением от стехиометрии. м.
1.5. Выводы и постановка задачил.
Глава П. Изучение дефектов структуры в промышленных монокристаллах арсенида и фосфида галлия, выращенных методом Чохральскогол.
П.1. Методы исследования структурного совершенства
монокристаллов арсенида и фосфида галлия
П. 1.1. Металлографические методы контроля.
П.1.2. Метод фотоупругоста
П. 1.3. Метод микротвердости
П. 1.4. Метод прецизионного измерения периода решетки.
П.1.5. Метод интегральной фотолюминесценции
П.2. Получение промышленных кристаллов АШВУ на примере
фосфида галлия
Ц.2.1. Синтез фосфида галлия
П.2.2. Рост монокристаллов фосфида галлия
П.З. Результаты исследований
П.3.1. Полуизолирующий арсенид галлия
П.3.2. Арсенид галлия, легированный кремнием
П.3.3. Фосфид галлия, легированный серой
П.4. Выводы по главе П
Глава Ш. Исследование влияния условий выращивания на процессы
формирования дислокационной структуры в монокристаллах арсенида и
фосфида галлия 7ог
III. 1. Формирование формы фронта кристаллизации в процессе
роста монокристаллов арсенида и фосфида галлия
Ш.2. Влияние отклонения диаметра от его номинала в процессе
роста на распределение плотности дислокаций в монокристаллах
арсенида и фосфида галлия
П1.3. Влияние формы и угла разращивания верхнего конуса на
структурное совершенство монокристаллов арсенида и фосфида
галлия
Ш.4. Совершенствование технологии получения промышленных
монокристаллов арсенида и фосфида галлия диаметром
,5 мм0 мм
Щ.4.1. Исследование причин двойникования и
поликристаплического роста в монокристаллах
арсенида и фосфида галди я7.
Ш.4.2. Разработка способов снижения плотности дислокаций
в монокристаллах арсенида и фосфида галлия большого
диаметра7М.
Ш.4.3. Разработка способов снижения внутренних
напряжений в монокристаллах фосфида галлия
Ш.5. Выводы по главе III.7.9.9.
Глава IV. Исследование влияния концентрации легирующей примеси на структурное совершенство монокристаллов арсенида и фосфида
галлия.л.
IV. 1. Изучение особенностей поведения кремния в арсениде
IV.2. Изучение особенностей поведения серы в фосфиде галлия. 77.
ГУ.З. Выводы по главе IV
Выводы7, Т.
Список литературы


Под действием приложенного напряжения краевая дислокация может скользить в направлении вектора Бюргерса без добавления или вычитания атомов экстраплоскости. Винтовая дислокация также может испытывать скольжение. Все плоскости, содержащие винтовую дислокацию, содержат и вектор Бюргерса, и, следовательно, винтовая дислокация может скользить в любом направлении [5]. Процесс скольжения идет довольно быстро, поскольку для него не требуется никакой температурной активации. В то же время винтовая дислокация не имеет единственной плоскости скольжения (поскольку вектор Бюргерса параллелен дислокационной линии), и, следовательно, движение винтовой дислокации, соответствующее переползанию невозможно. Необходимо отметить, что для движения дислокаций за счет переползания энергия активации в первом приближении равна энергии, требуемой для самодиффузии и необходимой для создания вакансий, следовательно, этот процесс медленный [5]. Особенности формирования дислокационной структуры в монокристаллах арсенида и фосфида галлия. Для производства полупроводниковых приборов на основе монокристаллов АШВУ в одних случаях требуются совершенные кристаллы, в других - кристаллы с заданной дислокационной структурой. Обобщение условий, необходимых для получения таких кристаллов, затруднительно, так как эти условия меняются даже для одного и того же материала в зависимости от способа выращивания, типа и концентрации легирующей примеси. К настоящему времени предложено несколько соотношений, выведенных с учетом ряда приближений, которые достаточно точно описывают связь структуры кристаллов с условиями кристаллизации. Наибольший интерес представляет макроскопическая теория образования напряжений и дислокаций [9] при росте кристаллов. Известно [-], что реальная структура кристаллов определяется деформацией под действием термоупругих напряжений. Предполагается, что остаточные напряжения по величине равны рассеившимся термоупругим напряжениям, взятым с обратным знаком. Следовательно, если термоупругие напряжения были частично сняты пластической деформацией, то, анализируя остаточные напряжения, можно судить о характере технологического процесса. Термоупругие напряжения и дислокации. Среди факторов, определяющих образование дислокаций и развитие дислокационной структуры, в монокристаллах арсенида и фосфида галлия, выращиваемых из расплава, наиболее существенными являются термические напряжения. Значительное число работ [9-] рассматривает условия получения малодислокационных монокристаллов большого диаметра, используя модель термических напряжений. Авторы пытаются дать описание пластической деформации кристаллов в результате упругих напряжений, возникающих за счет температурных градиентов. Предполагается, что под действием напряжений в монокристаллах происходит сдвиг по плоскостям скольжения, приводящий к зарождению, движению и размножению дислокаций. В монокристаллах арсенида и фосфида галлия плоскостями скольжения являются плоскости {1}, а направление скольжения <0>. Авторы [] полагают, что плотность дислокаций прямо пропорциональна разнице между реальными упругими сдвиговыми напряжениями в {1 }<0> системе скольжения и критическим напряжением сдвига в этой системе. Для арсенида и фосфида галлия существует возможных систем скольжения. Компоненты действующих термоупругих напряжений <уг, ае, аг, получены в работах [-] и являются соответственно осевыми, тангенциальными и радиальными компонентами тензора напряжений, величина касательных напряжений. Е р Г, О. Из данных формул видно, что для нахождения тензора напряжений достаточно вычислить вторую производную от распределения температуры по оси кристалла. Исходя из этого, могут быть вычислены величины сдвиговых напряжений для системы скольжения {1 }<0>. В таблице №2 и №3 представлены величины сдвиговых напряжений для направлений роста [0] и [1]. Здесь приняты следующие обозначения: crr - ar -Uq ,