Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
кружочками [50].
с завязанными глазами, при котором случайный удар мо~ жет быть нанесен диффузанту-рефери (рис. 3.9),
Переходя к электронным возбуждениям, отметим некоторые аналогии с атомными возбуждениями.
1. Причиной радиационной тряски может быть рож-
дение и захлопывание не только дефектов Френкеля, но и электронно-дырочных пар. Эта «электронная» тряска
является более мелкой и более частой по сравнению
с решеточной. Неустойчивые дефекты Френкеля и электронно-дырочные пары взаимодействуют, что иногда приводит к их взаимной стабилизации.
2. Эффектам фокусированных соударений можно сопоставить каналирование электронов, что при строго определенных ориентациях кристалла намного увеличивает плотность потока вдоль атомных цепочек, по которым идет каналирование. В результате усиливается радиационное воздействие на атомы этих цепочек.
Среди перечисленных трех типов эффектов, вызывающих радиационно-стимулированную диффузию, наибольший интерес представляет радиационно-стимулированная миграция, поскольку здесь открываются принципиально новые физические механизмы и явления, а дискуссия захватывает широкий круг вопросов физики твердого тела. В проблеме радиационно-стимулированной мигра-
РЛДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННЛЯ ДИФФУЗИЯ
95
дии важное место занимает вопрос о деформации потенциального рельефа при возбуждении электронной подсистемы.
Рассмотрим, например, как происходит элементарный скачок вакансии в алмазной решетке по Свэлину
Рис. 8.10. а). Модель вакансии V (в штриховом кружке) в алмазной решетке, S — седловая точка, б). Потенциальный рельеф перескока вакансии: 1) невозбужденные связи, 2), 3) связи а, (3 возбужденные
(2 — '2и, 3— '2^),4) связи а, 3 ионизованные.
(рис. 3.10). На рис. 2.10, б изображается конфигурация вакансии в алмазной решетке. Перескок осуществляется в результате натяжения связей а и р (рис. 10, а), а также менее существенной деформации других связей при переходе атомов в седловую точку. Если связи а и ^ возбуждены, то, как видно на рис. 3.10, б, потенциальный барьер претерпевает существенные изменения. Кривые 2 я 3 соответствуют возбужденным связям, а 4 — ионизованной. Мы видим, что возможно и снижение потенциального барьера и его инверсия [51]. Эффективное понижение барьера происходит при повышении энергии диффузанта на величину энергии рекомбинации [38].
Е,эВ
Е,эВ
R
96
СОВРЕМЕННЫЕ НРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
Отметим интересную идею, предложенную Оксенгендле-ром [52] и Бургуэном [53], согласно которой в кристаллах с неэквивалентными междоузлиями возможна полная инверсия потенциального рельефа.
Действительно, если по Вайзеру [54] представить барьер в виде разности А = Д?/от — Д?/Пр, где Д?/от,
т н т н
Рис. 3.11. Расположение экспериментальных точек ПР в Я- и Т-междо-узлиях для двух состояний электронной подсистемы (а), с учетом эффекта Яна — Теллера (б).
А ?7пр — разности энергий отталкивания и притяжения в Я- и Г-междоузлиях алмазной решетки, то в зависимости от зарядовых состояний диффузанта или, в общем случае, от характера электронных взаимодействий диффузанта н матрицы барьер может различным образом трансформироваться. Такая модель рассматривалась Бургуэном н Корбеттом [53] применительно как к проблемам ускорения диффузии, так и к активации различных диффузионно-контролируемых процессов в твердых телах (таких, как кристаллизация и др.).
На рис. 3.11 показапа полная инверсия рельефа. Рис. 3.11, 6 иллюстрирует, в соответствии с соображениями Оксенгендлера, как улучшаются условия такой диффузии, если учитывать эффект Яна — Теллера. Интересно отметить, что проявление такого типа механизма существенно зависит от характера неоднотииных междоузлий. В различных кристаллах могут наблюдаться как эффекты ускорения, так и эффекты замедления диффузии [19].
§ 3] РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННАЯ ДИФФУЗИЯ 97
Деформация барьера при наличии электронного возбуждения представляет большой интерес в случае квантового туппелпроваиия [55]. В этих условиях существенную роль играет эффект когерентного «приготовления» барьера: резкое снижение барьера в результате квантовой флуктуации окружающей атомной конфигурации [56]. Поскольку вероятность такой флух;туации не зависит от массы диффундирующей частицы, указанный эффект тем существеннее, чем тяжелее частица и меньше амплитуда туннелирования. Флуктуации окружения влияют по только на когерентный механизм переноса, по и на величину некогерентпой подбарьерной диффузии (связанной с изменением колебательного состояния кристалла).
Деформация барьера может быть связана с изменением характера межатомных взаимодействий в результате возбуждения химических связей. Такая ситуация способна дать весьма значительный эффект [57].
