Исследование процессов дефектообразования в кристаллах кремния и германия методом просвечивающей электронной микроскопии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

Эффективная диэлектрическая проницаемость многокомпонентной среды рассчитывалась по соотношению Лихтенекера для механической смеси [4]:

м

ее(т =П е,\

1=1

где М - количество компонент в среде; е, - диэлектрическая проницаемость ,-й компоненты; д, - объемная доля ,-й компоненты.

Библиографические ссылки

1. Вудраф Д., Делчер Т. Современные методы исследования поверхности. М. : Мир, 1989.

2. Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет : пер. с англ. М. : Мир, 1981.

3. Горшков М. М. Эллипсометрия. М. : Сов. радио, 1974.

4. Bruggeman D. A. G. // Ann. Phys. (Leip.) 1935. 24. Р. 636.

S. A. Lyaschenko

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

S. N. Varnakov

L. V. Kirensky Institute of Physics, Russian Academy of Science, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk

THE COMPONENT-GRADIENT MODELING OF Fe ON Si(100) STRUCTURE BY SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETRY DATA

The nanostructure study of Fe, deposited on the Si (100) with surface temperature 450 ° C by spectroscopic el-lipsometry method, the process of selecting the optimal model for obtained structure by varying its chemical composition and geometry was demonstrated.

© Лященко С. А., Варнаков С. Н., 2010

УДК 548.571

А. В. Мозжерин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

Ю. Ю. Логинов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В КРИСТАЛЛАХ КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ МЕТОДОМ ПРОСВЕЧИВАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

Структурные дефекты могут вносить серьезные изменения в физико-химические свойства кремния и германия, влиять на работу электронных устройств. Методом электронной микроскопии исследованы закономерности образования структурных дефектов в кремнии и германии.

Полупроводниковый кремний и германий используются при изготовлении большинства высокотехнологичных приборов, поэтому необходимо знать качество полупроводника, а также, какие изменения происходят с его свойствами при легировании фосфором или бором с целью создания p- и n-типа материала.

Основной задачей было исследование в образцах Si и Ge дислокаций и дефектов упаковки, образующихся при выращивании монокристаллов, а также изучение влияния различных воздействий на кремний или германий и появление в них «приобретенных» дефектов. Исследования проводили с использованием просвечивающего электронного микроскопа JEOL 2100. Был усовершенствован метод пробопод-готовки образцов. Вначале из слитка с помощью алмазной пилы вырезались тонкие слои образца (толщиной 0,3... 0,5 мм). Затем с помощью специального устройства Gatan Tuned Piezo Cutting Tool вырезались

диски диаметром 3 мм. На третьем этапе использовали устройство Gatan Disc Grinder, предназначенное для механического утонения образцов диаметром 3 мм до толщины 80... 120 мкм, далее устройство Gatan Dimple Grinder - для прецизионного механического утонения центральной части образца диаметром 3 мм, до толщины менее 10 мкм. На последнем этапе с помощью Gatan Precision Ion Polishing System методом ионного травления в вакууме утончали центральную часть полученного образца (диск диаметром 3 мм и толщиной не более 100 нм в центральной части) до 10 нм толщиной.

Типичными дефектами в монокристаллах кремния и германия являются дислокации (рис. 1), дислокационные стенки практически краевых дислокаций. Большую сложность при исследовании дислокаций представляют экстинкционные контуры, которые внешне очень похожи на структурные дефекты (дис-

Решетневские чтения

локации, дефекты упаковки и др.), однако таковыми не являются. Их изображения накладываются на изображения дефектов, тем самым мешая их обнаружению. Эта проблема была решена путем использованием гониометра. При повороте образца на различные углы экстинкционные контура перемещались, в то время как структурные дефекты были неподвижны, меняя лишь свою яркость.

а б

Рис. 1. Дислокация в кремнии (а), и германии (б)

Образцы, легированные фосфором или бором, содержали хорошо развитые дислокационные петли и дефекты упаковки, декорированные большим количеством преципитатов (рис. 2) [1; 2].

По результатам работы можно сделать вывод: все кристаллы кремния и германия содержали структурные дефекты плотностью см . Однако в кристаллах, легированных фосфором или бором, обнаружено, что после термообработки при 800 °С в ва-

кууме наблюдается выделение примесных преципитатов на дислокациях и дефектах упаковки, что объясняется диффузией примеси и точечных дефектов на эти стоки.

2

0.5 мкм

Рис. 2. Формирование примесных преципитатов на дефектах упаковки в кремнии, легированном фосфором после отжига при 800 °С

Библиографические ссылки

1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003.

2. Логинов Ю. Ю., Мозжерин А. В. Электронно-микроскопические исследования гетероэпитаксиаль-ных наноструктур солнечных элементов // Материалы XIII Междунар. науч. конф. «Решетневские чтения». В 2 ч. Ч. 2. Красноярск, 2009. С. 682-683.

A. V. Mozzherin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

Y. Y. Loginov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY STUDY OF THE DEFECT FORMATION IN SILICON AND GERMANIUM CRYSTALS

Structural defects can make serious changes in the physical and chemical properties of silicon and germanium, affect the operation of electronic devices. The structural defect formation in silicon and germanium using transmission electron microscopy were studied.

© Мозжерин А. В., Логинов Ю. Ю., 2010

УДК 621.78

И. П. Попов, С. Ю. Кутоманов, К. А. Николенко

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК БОЛЬШИМИ ПЛАСТИЧЕСКИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ

Разработан способ структурообразования трубного полуфабриката большими пластическими деформациями. Проведены экспериментальные исследования. Получен образец алюминиевой трубной заготовки с мелкозернистой кристаллической структурой.

Важнейшей задачей в обработке металлов давлением является получение поковок, отличающихся повышенными прочностными свойствами, надежной повторяемостью и стабильностью этих свойств [1, с. 70].

Поэтому разработка и исследование новых, более технологичных способов достижения интенсивных пластических деформаций для изготовления полуфабрикатов с мелкозернистой структурой, имеющих