ФИЗИКА ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

 

Профессор    О.Ф.Вывенко

 

1.Введение.

       Классификация дефектов по размерности, механизмам возникновниния и способам создания. Методы получения кристаллов, тонких кристаллических пленок и характерные для каждого из них виды дефектов.

 

2. Точечные дефекты.

       2.1. Основные понятия, структура и макроскопические свойства точечных дефектов структуры. Собственные и несобственные дефекты, равновесная концентрация дефектов при конечной температуре. Атомная структура некоторых дефектов в кристаллах с алмазоподобной решеткой.

       2.2. Миграция и диффузия дефектов. Механизмы диффузии. Математическое описание процесса диффузии и методы экпериментального определения диффузионного профиля. Природа миграционного барьера и взимосвязь миграции и растворимости примесных атомов. Влияние заряда дефекта на его миграцию. Механизмы миграции, стимулированной ионизацией и рекомбинацией носителей заряда в полупроводниках. Механизмы геттерирования примесей.

 

3. Дислокации.

       3.1 Дислокации и границы зерен. Основные положения теории дислокаций в непрерывном континууме. Определения основных видов дислокаций. Понятия вектора Бюргерса и плоскости скольжения. Полные и частичные дислокации. Энергия дефекта упаковки.

       3.2 Поле упругих напряжений одиночных дислокаций и дислокационных скоплений. Упругое взаимодействие между дислокациями. Равновесные конфигурации и образование дислокационных стенок. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Консервативное и неконсервативное движение дислокаций.

       3.3 Динамика дислокаций. Понятие ступенек и перегибов. Препятствия дижению и основные механизмы торможения дислокаций. Напряжения Пайерлса. Механизмы образования и размножения дислокаций.

       3.4 Методы обнаружения и идентификации дислокаций. Избирательное травление, фотоупругость, ренгеновкая топография, просвечивающая электронная микроскопия.

       3.5 Атомная конфигурация дислокаций в различных кристаллах. Дислокации скользящего и перетасованного наборов. Реконструкция расщепленного ядра дислокаций в алмазоподобных кристаллах.

 

4.Методы исследования природы и электронной структуры дефектов.

       4.1 Электронный парамагнитный резонанс. Происхождение тонкого и сверхтонкого взаимодействий. Определение симметрии дефекта тз данных ЭПР. Оптическая регистрация ЭПР. Ядерный гамма-резонанс.

       4.2 Термичекие и оптические переходы носителей заряда между локальными уронями и разрешенными зонами. Основные соотношения статистики заполнения локальных уровней в полупроводниках. Принцип детального равновесия. Равновесные и релаксационные методы исследования уровней дефектов в запрещенной зоне полупроводника.

       4.3 Оптическое поглощение и рекомбинация с участием локальных уровней. Понятие решеточной релаксации дефекта при его перезарядке. Диаграмма конфигурационных координат. Спектральные зависимости сечений поглощения и излучения фотонов для доноров, акцепторов и локальных центров. Люминесценция свободных и связанных экситонов и донорно-акцепторных пар.

       4.4 Понятие и основные свойства центров с отрицательной корреляционной энергий. Метастабильность и центры с большой решеточной релаксацией на примере донорных примемей замещения в бинарных полупроводниках.

       4.5 Классификация методов теоретического расчета энергетической и атомной структуры дефектов. Методы эффективной массы, псевдопотенциала, функции Грина и квантовой химии.

 

Литература.

1. Шаскольская М.П., Кристаллография, -М., Высшая школа, 1980

2. Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, -М., Высшая школа, 1976

3. Ван-Бюрен, Дефекты в кристаллах, ИЛ, М. 1962

4. Бургуэн Ж., Ланно М., Точечные дефекты в полупроводниках, т.1, Теория, М., Мир, 1984

5. Ланно М., Бургуэн Ж., Точечные дефекты в полупроводниках, т.2, Экспериментальные аспекты, М., Мир, 1985

6. Ковтуненко П.В., Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами, М., Высшая школа, 1993

7. Фридель Ж, Дислокации

8. Хирт, Дж. Лоте И., Теория дислокаций, М, Атомиздат, 1972

9. Амельникс.С, Методы прямого наблюдения дислокаций.

10. Матаре Г., Электроника дефектов в полупроводниках, М.Мир, 1974

11. Больтакс, Б.И., Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках, л,наука, 1972

12. Атомная диффузия в полупроводниках, сб.статей подю ред Шоу Д., М.Мир, 1