Дослідження процесів релаксації у природно зістарених монокристалах кремнію

Abstract

У роботі розглянуто вплив тривалого природнього старіння та відпалу при 270°C на поведінку температурно-кінетичних залежностей ефективного модуля зсуву Gef та низькочастотного внутрішнього тертя Q⁻¹ кремнію, вирощеного методою Чохральського. Розраховано відношення швидкостей руху дефектів, визначено енергії активації Ei їх руху в інтервалі ≈ 20—300°C та проаналізовано можливі механізми релаксації дефектної підсистеми під дією напружень, які виникають у кремнії при розпаді пересиченого твердо- го розчину кисню. В околі 70°C виявлено зміну енергії активації з 0,51 еВ на 0,14 еВ, зумовлену закріпленням дислокаційних перегинів на точкових дефектах та їх комплексах. Запропоновано методику неруйнівного способу дослідження мікромеханізмів руху дефектів у кремнії.

В работе рассмотрено влияние длительного естественного старения и отжига при 270°C на поведение температурно-кинетических зависимостей эффективного модуля сдвига Gef и низкочастотного внутреннего трения Q⁻¹ кремния, выращенного методом Чохральского. Рассчитаны отношения скоростей движения дефектов, определены энергии активации Ei их движения в интервале ≈ 20—300°C и проанализированы возможные механизмы релаксации дефектной подсистемы под действием напряжений, возникающих в кремнии при распаде пересыщенного твёрдого раствора кислорода. При температуре ≈ 70°C обнаружено изменение энергии активации с 0,51 эВ на 0,14 эВ, обусловленное закреплением дислокационных перегибов на точечных дефектах и их комплексах. Предложена методика неразрушающего способа исследования микромеханизмов движения дефектов в кремнии.

In a given article, the influence of long-term natural ageing and annealing at 270°C on the behaviour of temperature—kinetic dependences of the effective shear modulus Gef and the low-frequency internal friction Q⁻¹ of silicon grown by means of the Czochralski method is considered. The relations of motion velocities of defects are calculated; certain activation energies Ei of their motion in the interval ≈ 20—300°C are determined, and possible mechanisms of relaxation of defect subsystem under the action of tensions that arise up in silicon at decomposition of supersaturated solid solution of oxygen are analysed. Near 70°C, the change of activation energy from 0.51 eV to 0.14 eV caused by fixing of dislocation bends on point defects and their complexes is revealed. The technique of non-destructive testing of micromechanisms of defects’ motion in silicon is offered.