Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
3. Большая концентрация первичных дефектов (вакансий) увеличивает вероятность образования сложных многовакан-сионпых комплексов. •
4. Во время остывания после выключения пучка концентрация комплексов может возрастать в результате образования этих дефектов свободными компонентами пары Френкеля.
Мы не затрагиваем такое тривиальное влияние температуры, как увеличение подвижности компонентов любых ассоциаций.
Роль интенсивности облучения проявляется двояко: во-первых, может измениться зарядовое состояние дефекта, а следовательно, и его подвижность (см. например, [19]); во-вторых, вследствие большей концентрации первичных дефектов увеличивается вероятность образования многокомпонентного дефекта. Пример тому — все многовакансионные дефекты зафиксированы в образцах, облученных ионами или нейтронами.
В заключение рассмотрим подробнее работу [64], где автор в широкой области доз анализирует физические процессы, приводящие к укрупнению и накоплению конкретных типов радиационных дефектов ' (для определенности вакансионного тина) вплоть до образования аморфного состояния. Процессы разделяются на три группы:
I. Квазипервичныепроцессы формирования и стабилизации областей раз упорядочения. .
II. Коагуляционные — процессы, протекающие с участием подвижных точечных дефектов, которые, взаимодействуя между собой, а также с дефектами, образовавшимися на более ранних этапах облучения, способствуют .созданию новых стабильных дефектов и укрупнению «старых» и приводят к накоплению крупных радиационных дефектов в среднем равномерно по объему облучаемого слоя. Пространственное разделение простейших дефектов обеспечивается наличием активационного барьера для аннигиляции вакансий и междоузельных атомов [68, 69], а также их высокой подвижностью.
Для процессов данной группы чрезвычайно важную роль могут играть природа и количество химических примесей,)
дефектный состав исходного кристалла, наличие полей упругих напряжений и их характер, зарядовые состояния взаимодействующих дефектов и прочие факторы, влияющие на активационные барьеры и подвижность взаимодействующих частиц. Представление о коагуляционном механизме выдвинуто в па-ботах [70, 71]. ¦ 1
III. Гетерогенные — процессы формирования аморфного слоя у поверхности кристалла, а также на границах зерен и прочих крупных нарушениях структуры кристалла.
лавным фактором, определяющим условия пространствен-кого разделения вакансий и междоузельных атомов в случае гетерогенного дефектообразования, является, скорее всего,/ релаксация с дозой полей внутренних напряжений, связанных с границами раздела. ¦
Со всех случаях эффективность механизмов пространственного разделения вакансий и междоузельных атомов будет наибольшей на начальных этапах облучения, когда кристалл еще в достаточной степени совершенен. По мере накопления и у к-руниения сложные дефекты сами становятся центрами аннигиляции. Это приводит к тому, что, начиная с некоторой дозы,, облучение фактически перестает вводить новые дефекты. В этих «квазистационарных» условиях осуществляются лишь после-дователъные перестройки образовавшихся ранее дефектов и трансформация спектра дефектов в целом при сохранении суммарного числа дефектов (в пересчете на точечные), накоплен- / ных на предыдущих этапах облучения. При достаточно дли- / тельном облучении в условиях квазиравновесия достигается некоторое «предельное» распределение сложных дефектов.
Работе [6-1] весь интервал доз разбивается на два участка" 1
1) область малых доз (0 <Ф <Ф*); 2) область больших доз. | ( ^ )• Здесь Ф* отождествляется с дозой аморфизации. ;
С области малых доз действие механизма пространствен- I ного разделения компонентов пар Френкеля будет упитываться 1 параметром а0 при допущении, что в единице объема облучае- I мого слоя генерируются‘ТОЛЬКО моновакансии со скоростью {
коГ0ф, которая не зависит от времени в рассматриваемом I
* • ,'М
диапазоне доз. Здесь Ф — плотность потока частиц; Ь0 — тол- | щина облучаемого слоя. Параметр а0 численно равен среднему 1 числу «активных» моновакансий, вводимых в кристалл одной ¦ р первичной частицей. Этот параметр теоретически надежно не ; I
оценивается и. находится экспериментально. 1
Коагуляционный механизм можно представить цепочкой I
взаимосвязанных квазихимических реакций вида |
- V -!- И',. . |
IУ2+У->цга, (3.10). |
¦ ' ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ - " ¦ I
ев . ¦ ¦ - . . , /|
17; + 7 ^ IV,п,
где V — подвижная моновакансия; Жу (/ ^ 2) — неподвижные вакансионные кластеры, состоящие из / {/ > 2) монова-кансин; Ху (/ ^ 1) — константы скоростей реакций.
В области доз, когда пространственное разделение простейших дефектов ослаблено, систему квазихимических реакций вида- неооходимо Доыолнить цепочкой реакций следующего
Т72 + /->7, , '
И» + (З.Ц)
' №Г10 >2),
где Г подвижный междоузельныи атом; \у (/ 2) константы
скоростей реакций захвата междоузельных атомов вакансион-ными кластерами.
Далее в работе [64] записываются системы уравнений, отвечающие схемам (3.10) и (3.11) с соответствующими начальными и граничными условиями, и системы решаются. Приведем лишь конечный результат, чтобы продемонстрировать до-зовую зависимость концентрации вакансионных кластеров:
