ОБРАЗОВАНИЕ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛАХ

Любые отклонения от периодической структуры кристалла называются дефектами. дефекты точечныепротяженные искажения решетки кристалла сосредоточены в окрестностях одного узла локализованы на расстояниях порядка межатомного могут быть линейными(дислокации), плоскостными (межфазные границы) и объемными (поры, трещины) размеры существенно превышают величину межатомного расстояния

При Т > 0 K кристаллы всегда содержат небольшое число дефектов, соответствующее минимуму потенциальной энергии. Дополнительные дефекты вносятся при различных воздействиях: нагреве деформации облучении частицами и др.

Собственные дефекты в кристаллической решетке одноатомного кристалла. V-вакансия, I-междоузельный атом, V-I-пара Френкеля.

Кристалл, состоящий из атомов двух типов: А и В. Вакансии в двух подрешетках VA и VB, междоузельные атомы IA, IB.

Энергетический спектр электронов в идеальном (а) и дефектном (б) кристаллах: I-валентная зона, II-зона проводимости, Ес, Еv-края разрешенных зон.

МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ В КРИСТАЛЛАХ Введение дефектов в процессе роста кристаллов Термофлуктуационные дефекты Радиационные дефекты Дефектообразование в полупроводниках при импульсном лазерном облучении

Дефекты в кристалл вводятся целенаправленно. Этот процесс называется легированием. Две цели : управление электропроводностью кристалла или рекомбинационными процессами в нем. В первом случае необходимо ввести дефекты, обладающие мелкими уровнями. (для Ge и Si донорами служат атомы P, As, Sb, Bi ) Во втором случае вносятся атомы примеси, имеющие глубокие энергетические уровни. (используют примеси тяжелых и благородных металлов: Fe, Ni, Cr, Cu, Ag, Au ) Введение дефектов в процессе роста кристаллов

Термофлуктуационные дефекты Конфигурационная диаграмма, поясняющая термофлуктуационный механизм образования дефектов Q0 и Q1 соответствуют регулярному и дефектному состояниям атомной конфигурации

Радиационные дефекты Две возможности образования дефекта: прямое столкновение быстрой частицы с атомом решетки (реализуется для частиц, несущих заметный импульс, то есть для электронов, ионов и нейтронов) более сложный процесс, связанный с возбуждением электронной подсистемы кристалла (кванты электромагнитного излучения непосредственно не смещают атомы из узлов решетки, но передавая свою энергию электронам, они могут инициировать образование дефекта)

Образование дефекта в ионном кристалле при многократной ионизации аниона

Образование дефекта в ковалентом кристалле при многократной ионизации атома решетки, расположенного вблизи заряженного донора

Конфигурационная диаграмма, поясняющая электростатический механизм образования дефектов состояния атомной конфигурации: I-основное, II-однократно и III-двукратно ионизованные

Конфигурационная диаграмма, поясняющая электронно-колебательный механизм образования дефектов состояния атомной конфигурации: I-основное, II-электронно-возбужденное

Дефектообразование в полупроводниках при импульсном лазерном облучении Электронное возбуждение и нагрев (плавление) – вызывают деформацию поверхностного слоя. электронно-деформационно-тепловая (ЭДТ) модель возникновения точечных дефектов При определенных условиях дефекты образуют пространственно-периодические структуры.