Казанский

Радиационное дефектообразование

Дефект - любое отклонение от периодической структуры в кристалле.

При ИИ образуются различные дефекты возбуждения (фононы, электроны

и дырки, экситоны, плазмоны и т.п.), а также геометрические дефекты (то-

чечные, линейные, плоскостные, объемные).

Выбитые в процессе имплантации атомы могут сместить другие ато-

мы, т.е. вызвать каскад смещений (см. Рис.23). Это приводит к накоплению

вблизи траектории иона вакансий, междоузлий и сложных дефектов.

64


Наименьшее значение энергии Е_d, которое необходимо передать од-ному из атомов кристалла для того, чтобы он оказался в междоузлии, на-зывается пороговой энергией. Обычно Е_d в 2-3 раза больше адиабатическо-го смещения в междоузлие и составляет  25 эВ для кристаллов, у которых энергия связи ~ 10 эВ.

150
траектория иона Fe смещения атомов мишени
100


Боковое смещение, А
50

0

-50

-100

50 100 150 200 250 300
Глубина, А

Рис.23. Схема образования каскада смещений. Расчет по программе TRIM для системы SiFe⁺ (Е=40кэВ)

В теории Кинчина-Пиза среднее число смещенных атомов, выбитых

одним первичным ионом с энергией Е₁ составляет

N  ^E1 ₍₁₇₎ d

Обычно распределение дефектов и внедренных ионов имеет вид,

показанный на Рис.24.

_Средняя глубина радиационных повреждений X_d и стандартное от-клонение для них X_d связано обычно следующими выражениями с соот-ветствующими значениями R_p и R_p
X_d  0,8 R_p;

65

_X_d  0,75R_p

Если плотность радиационных дефектов велика, то кластеры радиа-ционных дефектов перекрываются, и образуется аморфный слой.

N(x),
_(dE/dx)_n

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
АТОМОВ

_глубина _x

Рис.24. Профили потерь энергии в ядерных столкновениях (dE/dx)_n (распределение дефектов) и распределения имплантированных ионов N(x)

Существуют 3 основных механизма аморфизации:

 формирование аморфных областей непосредственно в отдельной разу-порядоченной области;
 взаимодействие (перекрытие) различных разупорядоченных областей, приводящее к их укрупнению, перестройкам и формированию аморф-ных областей;
 сток и накопление дефектов одного знака вблизи напряженных облас-тей в кристалле.