WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...

More documents

Recommendations

Info

0∫R = S(E)dE(2.1)pE0gdzie: S – zdolność hamująca jonu, tzn. strata jego energii na jednostkę długości drogi.W trakcie penetracji materiału padające jony tracą swą energię wskutek kolejnych zderzeń,a konkretnie niesprężystych oddziaływań z elektronami prowadzących do wzbudzeń lubjonizacji oraz zderzeń sprężystych z atomami, w wyniku których mogą one ulecprzemieszczeniu [43]. Procesy zderzeniowe mają charakter statystyczny, stąd straty energiioraz droga przebyta przez poszczególne jony może różnić się między sobą i rzeczywistyrozkład koncentracji zaimplantowanych jonów ma w przybliżeniu kształt krzywej Gaussa.Zderzenia atomowe powodują powstawanie struktury defektowej. W wyniku zderzenia atomzostaje przemieszczony, stając się atomem międzywęzłowym i pozostawiając lukę.Przy odpowiednio wysokiej energii implantowany jon może wywołać całą kaskadę zderzeńwtórnych, powodując rozprzestrzenianie się zaburzenia daleko poza obszar, przez któryprzeniknął. W efekcie mogą pojawić się konglomeraty defektowe uwidaczniające sięw postaci pętli dyslokacyjnych i/lub błędów ułożenia. Natomiast wstrzelone jony na ogółzajmują pozycje międzywęzłowe, ale też mogą oddziaływać z atomami matrycy (tworzyćzwiązki). Takie obsadzenia mogą prowadzić do powstawania dodatkowych naprężeńwewnątrz sieci.2.2. Cel poimplantacyjnego wygrzewaniaBombardowaniu jonowemu półprzewodnika zwykle towarzyszy uszkodzenie jegostruktury krystalicznej, a dzięki procesowi poimplantacyjnego wygrzewania możnatę strukturę odbudować. Obróbka termiczna powoduje aktywację defektów i stopniowądysocjację aglomeratów o małej energii wiązania [43]. Uwolnione defekty wychwytywane sąprzez bardziej stabilne struktury defektowe – najczęściej pętle dyslokacyjne, które w tensposób rozrastają się. Pomimo stosowania wysokich temperatur i długich czasówwygrzewania, pełna odbudowa struktury jest rzadko możliwa. Z kolei zastosowaniewysokiego ciśnienia podczas obróbki termicznej może modyfikować dyfuzję jonów orazdefektów, dzięki czemu odbudowa sieci może przebiegać w odmienny sposób – sprzyjać lubograniczać powstawanie klasterów wydzieleń, pętli dyslokacyjnych, defektówmiędzywęzłowych czy też luk. Ponadto, w obecności wydzieleń i w warunkachpodwyższonego ciśnienia, zmianie ulega niedopasowanie sieciowe na granicach defektów- 14 -
i matrycy. Gdy niedopasowanie przekroczy pewną wartość krytyczną, generowane sądyslokacje.2.3. Proces epitaksjalnej rekrystalizacji SPERImplantacji o wysokich dawkach, może towarzyszyć amorfizacja bombardowanejstruktury. Utworzenie warstwy amorficznej, w której nie występują stabilne klasterydefektowe powoduje, że odbudowa takiej struktury jest łatwiejsza. Zachodząca pod wpływemtemperaturowej obróbki rekrystalizacja ma charakter wzrostu epitaksjalnego (stąd nazwa:„Solid Phase Expitaxial Regrowth”, SPER) [44,45]. Zniszczona struktura odbudowuje sięrozpoczynając proces rekrystalizacji na warstwie niezniszczonej (najczęściej matrycy, którabyła poza zasięgiem implantowanych jonów) a następnie front odbudowy przesuwa sięod obszaru niezniszczonego, w głąb warstwy zamorfizowanej, aż do jej stopniowego zaniku.W takim przypadku, pełną rekrystalizację zniszczonej struktury można uzyskaćw temperaturach dużo niższych niż w przypadku materiału zaburzonego tylko częściowo[43]. Szybkość rekrystalizacji rośnie wraz z temperaturą w jakiej znajduje się kryształ,z przyłożonym ciśnieniem hydrostatycznym, a także w przypadku domieszek elektrycznieaktywnych; maleje natomiast gdy domieszki są elektrycznie nieaktywne [46]. Na szybkośćSPER wpływa również orientacja krystalograficzna podłoża [46].2.4. Wygrzewanie a dyfuzja w krysztalePod wpływem wzbudzenia termicznego zachodzą procesy transportu masy poprzezzmiany położeń atomów w sieci krystalicznej nazywane dyfuzją [47]. Możemy miećdo czynienia z przemieszczaniem się atomów tego samego rodzaju w obrębie siecikrystalicznej (samodyfuzja) lub też z ruchem obcych atomów w sieci krystalicznej(heterodyfuzja). Ruch atomów w sieci krystalicznej najczęściej uwarunkowana jest strukturądefektową – głównie w postaci defektów punktowych (wakanse, atomy międzywęzłowe),chociaż w niektórych przypadkach dyfuzja może zachodzić bez udziału defektów.Proces dyfuzji opisują dwa podstawowe prawa, sformułowane przez Ficka [47].Pierwsze z nich określa związek pomiędzy strumieniem J, czyli ilością dyfundujących∂ catomów w kierunku x, w funkcji gradientu koncentracji :∂x- 15 -
Page 1: INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII N
Page 7 and 8: 1. Wprowadzenie do tematyki badań
Page 10 and 11: zastosowanego w procesie poimplanta
Page 12 and 13: 2. Preparatyka, obróbka oraz proce
Page 16 and 17: ∂cJ = −D(2.2)∂xgdzie: D - wsp
Page 18 and 19: yć wygięcie bloku krystalicznego,
Page 20: Stosowany w naszym eksperymencie uk
Page 24 and 25: natomiast drugi, w pozycji 53,58°,
Page 26 and 27: i 1270 K pojawiają się dodatkowe
Page 28 and 29: Rys. 3.8. Dyfraktogramy próbek Cz-
Page 30 and 31: z odpowiadającymi im krzywymi dla
Page 32 and 33: Fz-Si:Mn (T S = 610 K), po wygrzani
Page 34 and 35: 3.4.1. Parametry sieci wydzieleń M
Page 36 and 37: zastosowanego ciśnienia hydrostaty
Page 38 and 39: 4. Badania próbek Si:Mn z zastosow
Page 40 and 41: to ilość wystarczająca dla uzysk
Page 42 and 43: 4.2.2. Wpływ temperatury wygrzewan
Page 44 and 45: Rys. 4.5. Profile głębokościowe
Page 46 and 47: Rys. 4.7. Profile głębokościowe
Page 48 and 49: Profile głębokościowe Mn dla pr
Page 50 and 51: 5. Badanie struktury defektowej Si:
Page 52 and 53: W praktyce dużo wygodniejsze jest
Page 54 and 55: Dyfraktometr Philips MRD wyposażon
Page 56 and 57: zachodzi zjawisko dyfrakcji, można
Page 58 and 59: dyfrakcyjnej. Pomiar krzywej odbić
Page 60 and 61: Rys. 5.9. Schemat mapowania węzła
Page 62 and 63: Występowanie defektów punktowych
Page 64 and 65:
temperatury, a także ciśnienia. R
Page 66 and 67:
Rys. 5.12. Mapy węzła 004 sieci o
Page 68 and 69:
w płaszczyznach {110} dość dobrz
Page 70 and 71:
Page 72 and 73:
Page 74 and 75:
Wykonane symulacje numeryczne map w
Page 76 and 77:
Rys. 6.1. Ogólny schemat budowy tr
Page 78 and 79:
próbkom wygrzewanym w ciśnieniu p
Page 80 and 81:
o wielkości do kilkudziesięciu nm
Page 82 and 83:
(a) (b) (c)Rys. 6.5. Zdjęcia TEM d
Page 84 and 85:
→ →Π (m, n) - bezwymiarowy czy
Page 86 and 87:
Zmienna C jest tzw. „siłą” de
Page 88 and 89:
Wilsona był obecny. Zatem podjęto
Page 90 and 91:
Obliczone i przedstawione w tabeli
Page 92 and 93:
propagacji promieniowania rentgenow
Page 94 and 95:
Si:Mn, pokazano, że dla próbek ni
Page 96 and 97:
Rys. 8.1. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
Page 98 and 99:
Rys. 8.4. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
Page 100 and 101:
Rys. 8.5. Dyfraktogram I(2θ/ω) wo
Page 102 and 103:
na to, że przyczyną takiego stanu
Page 104 and 105:
9.2. Wyniki pomiarów magnetycznych
Page 106 and 107:
Rys. 9.3. Krzywe namagnesowania (zn
Page 108 and 109:
Rys. 9.4. Krzywe namagnesowania (be
Page 110 and 111:
wynika, że parametry sieci wydziel
Page 112 and 113:
emitowanego promieniowania charakte
Page 114 and 115:
Ważną obserwacją okazało się,
Page 116 and 117:
którym określono liczbę, rodzaj
Page 118 and 119:
Badanie rentgenowskiego rozpraszani
Page 120 and 121:
Literatura[1] T. Dietl, Postępy Fi
Page 122 and 123:
[38] J. Bak-Misiuk, P. Romanowski,
Page 124 and 125:
[73] M. A. Krivoglaz, „Theory of
Page 126 and 127:
[113] M. Klepka, „Wyznaczanie sk
Page 128 and 129:
10. A. Misiuk, A. Barcz, J. Bąk-Mi
Page 130:
27. E. Dynowska, J. Bąk-Misiuk, P.
show all

WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...