Лекция 19

Форма ямки травления зависит от структуры и формы шлифа.

Методика прогнозирования формы ямки травления.

5. определяют совокупность наиболее плотноупакованных плоскостей в кристалле;

6. строят из них многогранник; Если плоскость шлифа уже наиболее плотноупакованная плоскость, то ямки травления будут ограняться следующими по упаковке плоскостями. Поэтому многогранник строят из следующих по упаковке плоскостей. Если плоскость не наиболее плотноупакованная, то ямка строится из наиболее плотноупакованных плоскостей.

7. oтсекаем от многогранника, из наиболее плотноупакованных плоскостей, плоскостью шлифа часть кристалла. Этот “отрицательный” кристалл и будет являться ямкой травления.

Si – алмаз  {111}

Z

(001)

_ _

(111)

_

(111)

Y

(111)

X

_

(111)

_

(111)

1. п

   _ _

   (111)

   лоскостью параллельной (001); в сечении получим:

_

(111)

_

(111)

(111)

2. плоскостью параллельной (110). Получим:

Плоскостью (111) сечь не будем, т. к. она наиболее плотноупакованная.

3. Плоскостью параллельной (112). Получим:

Задача:Монокристалл кремния разрезан по плоскости (111). Необходимо спрогнозировать форму ямки травления и указать какими плоскостями она ограняется.

Для кремния наиболее плотноупакованные плоскости:

Si {111}, {110}…

Берем вторую по плотности упаковки плоскость {110} и строим из них многогранник. 12 плоскостей, значит, получим ромбододекаэдр.

(111) Ямка травления:

{110}

Т. к. следующая по упаковке плоскость (110) и, если рассечь плоскостью (111), получим правильный треугольник.

Средняя плотность дислокаций:

N_д[1/см²] (через усреднение)

Для кремния: N_д<10³ 1/cм²(предельная величина).

Плотность дислокаций в поликристаллах намного больше (до 10⁸).

Для AsGa (A^IIIB^V): N_д<10⁴ – 10⁵ 1/cм²

Т. к. арсенид галия состоит из As иGa, а мышьяк – легколетучий компонент и все поле усыпано ямками, число структурных дефектов больше и большое число дислокаций => дефективный материал.

Двумерные дефекты (поверхностные).

Двумерные дефекты – дефекты, имеющие в двух измерениях с размерами кристалла и в одном с параметром решетки. К ним относятся границы раздела двух групп: межфазные и внутрифазные и дефекты упаковки.

1. Межфазные границы разделяют области, находящиеся в двух разных поверхностях: гетероэпитаксиальных композициях.

2. К внутрифазным относятся границы между зернами в кристалле, границы двойников и субграницы. Они всегда термодинамически нейтральны, поэтому при благоприятных условиях система будет стремится к тому, чтобы удалить эти границы.

Границы в поликристалле:

1. границы наклона;

2. границы кручения;

Граница наклона – ось вращения лежит в плоскости границы зерен.

Ось вращения в границы этих двух зерен

Граница кручения – ось вращения перпендикулярная плоскости границы.

В общем случае граница зерен имеет 5 степеней свободы, т. е. имеется 5 независимых параметров. Три параметра характеризуют взаимную ориентацию соседних зерен, а два параметра характеризуют ориентацию плоскости границы по отношению к решетке одного из зерен.

Часто границу зерен характеризуют, указывая общее кристаллографическое направление и угол поворота вокруг него:

 <UVW>

Угол поворота может быть разным по величине. Границы разделяют на высокоугловые (>10⁰) и малоугловые (<10⁰).

Малоугловые границыобразованы системами дислокаций и, если Д – расстояние между дислокациями в стенки дислокаций, то:

_{_}

Д = b/, при малых углах:sin;

Чем больше угол разориентации, тем ближе будут ямки травления друг к другу.

В монокристалле: (чем больше , тем ближе)

Субграница, определяет разную ориентацию.

Может быть и так:

Высокоугловые границы– границы зерен, которые выросли из разных центров (старейший вид дефектов).