Комплексообразование в кремнии, легированном селеном

• Автор: Таскин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1Л Халысогены в кремнии. Физико-химические свойства
§1.2 Термодинамические модели комплексообразования
§1.3 Квантовохимические методы расчетов параметров образования комплексов
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
§2.1 Измерение пространственного распределения атомов примеси методами масс-спектрометрии вторичных ионов (ВИМС)
§2.2 Измерение и интерпретация температурных зависимостей эффекта Холла и электропроводности
ГЛАВА III. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ АТОМОВ
СЕЛЕНА, ИМПЛАНТИРОВАННЫХ В КРЕМНИЙ
§3.1 Формирование пика концентрации атомов селена за областью среднего
проецированного пробега
§3.2 Перераспределение атомов селена на границе БьБЮг
§3.3 Особенности диффузии атомов селена в глубину образцов
Выводы главы III
ГЛАВА IV. ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ СЕЛЕНА В КРЕМНИИ
§4.1 Формирование «квазимолекул» Бе2
§4.2. Формирование комплексов Без и БеУ
Выводы главы IV
ГЛАВА V. РАСПАД ПЕРЕСЫЩЕННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ АТОМОВ ХАЛЬКОГЕНОВ В КРЕМНИИ

§5.1 Квантовохимический расчет энергии образования комплексов халько-
генов различного состава и геометрии
§5.2 Равновесные концентрации комплексов халькогенов в модели ассоциированных растворов
Выводы главы V
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Практически все достижения современной твердотельной электроники связаны с одной стороны с прогрессом в получении сверхчистых полупроводниковых кристаллов, с другой - с их контролируемым легированием примесными атомами для получения материала с заданными свойствами.
С термодинамической точки зрения взаимодействие различных дефектов и примесей в кристаллической решетке неизбежно. С переходом к низкоразмерным полупроводниковым структурам, также как и при уменьшении топологических размеров интегральных схем, влияние взаимодействия примесей и дефектов на процессы, протекающие в полупроводниках, будет только возрастать. Поэтому изучение различных аспектов состояния и поведения точечных дефектов - примесей, вакансий, междоузельных атомов - является чрезвычайно актуальной научной и технической проблемой, которая с течением времени только расширяется и углубляется.
Важным итогом многолетнего изучения примесных и структурных точечных дефектов явилось понимание большей роли не отдельных, изолированных дефектов, а продуктов их взаимодействий - ассоциированных дефектов, чаще называемых комплексами.
Не смотря на значительные успехи в исследовании комплексообразования в полупроводниках, к настоящему времени не вполне ясны микроскопические механизмы образования ассоциированных дефектов. Кроме того, нет единого подхода в построении термодинамических моделей образования ассоциатов, а иногда и отдельных простых дефектов [1].
Исследование закономерностей образования ассоциированных дефектов в решетке кристалла необходимо для решения таких фундаментальных задач материаловедения как:
• определение микроскопических механизмов распада пересыщенных твердых растворов примесных атомов;
• выяснение роли взаимодействия дефектов в установлении предельной равновесной концентрации изолированных атомов примеси (ее растворимости);

Соответственно теплота смешения hM=0 (т.к. hM= -T2S(gM/T)/<3T) и объем смешения им=0 (т.к. uM=9(gM)/5p). Не равны нулю только термодинамические функции смешения, содержащие энтропию смешения:
sM= -Rxtlnxi- Rx2lnx2 >0 (1-2.9)
Физический смысл энтропии смешения связан с тем, что число возможных состояний системы увеличивается в Q=(Ni+N2)!/(Ni!N2!) раз.
Термодинамические свойства идеальных растворов могут быть описаны с помощью уравнений для химических потенциалов:
PiM=RTlnXi или pi=pj0+RTlnx; (1.2.10)
справедливых во всем диапазоне концентраций компонентов.
Из них могут быть выведены закон Рауля, осмотическое давление, условия равновесия между жидким раствором и твердой фазой и пр.
Некоторые растворы подчиняются аналогичной зависимости химического потенциала в ограниченном диапазоне концентраций:
Pi=|ii0(p,T)+RTlnXi (1.2.11)
ГДер.;0(р,Т) - значение Pi, экстраполированное К Х;=1 при постоянных р и Т и в общем случае отличающееся от для чистого компонента i. Эти системы называются идеальные разбавленные растворы (idéal dilute solutions). Поскольку для растворителя р10(р,Т)=р1°, а для других компонент в общем случае р0(р,Т)р;°, ТО изменение химического потенциала при смешении Р1М=(р]0-р;°)+11Т1пХ; отличается от идеального раствора членом pj0-p;°, не зависящим от состава.
Отклонение от законов идеальных растворов может быть выражено формально введением коэффициентов активности у, в выражение для химических потенциалов:
щ=Р1°(р,Т)ЖТ1п{у;Х;} (1.2.12)
Для описания реальных растворов используются так называемые избыточные функции - разница между термодинамическими функциями смешения реальной системы и соответствующими термодинамическими функциями смешения идеального раствора при одинаковых р, Т и составе.
gE=gM - (RTx)lnx,+ RTx2lnx2) = RTx]lnyi+ RTx2lny2 (1.2.13a)
sB= -Rxilnyï - Rx2lny2 - X|RT(01nyi/5T) - x2RT(01ny2/ST) (1.2.136)