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晶體位錯(Dislocation):

1基本概念

位錯是晶體中局部滑移區域的邊界線,即是晶體中的一種線缺陷;它是決定金屬等晶體力學性質的基本因素,也對晶體的其他許多性質(包括晶體生長)有著嚴重的影響。通過化學腐蝕可在晶體表面上觀察到位錯的露頭處——腐蝕坑。
典型的位錯有刃位錯(棱位錯)和螺旋位錯兩種。刃位錯的位錯線方向與滑移方向垂直,而螺旋位錯的位錯線方向與滑移方向平行。此外,還有所謂位錯環,這是在晶體內部的一個環形線,往往是由許多空位的集合——空洞塌陷而成。
在Si、Ge中最簡單的位錯是60o棱位錯。因為Si、Ge晶體的最容易的滑移面是(111)面,最容易的滑移方向是<110>方向,故Si、Ge晶體中的位錯是在(111)面內、位錯線的方向是<110>方向,該位錯線與相鄰的滑移方向互相構成60夾角(即是兩個相鄰的<110>方向),故有60o棱位錯之稱。

2半導體中位錯的電性質及其影響

②位錯可使能帶發生變化
由於棱位錯周圍存在有張應變和壓應變, 則棱位錯能帶將發生禁帶寬度的變窄和變寬。因為體積形變為ΔV/Vo , 而使導帶底Ec和價帶頂Ev的改變為ΔEc =εc ΔV/Vo, ΔEv = εv ΔV/Vo ;於是禁帶寬度的變化為ΔEg = (εc -εv ) ΔV/Vo,式中εc和εv是形變勢常數(表示單位體積形變所引起的Ec和Ev的變化)。
④位錯起複合中心作用
位錯在半導體中形成的都是深能級, 起著複合中心的作用,將促進載流子的複合。

⑤位錯將促進雜質的沉積

位錯應力場與雜質的相互作用, 使得雜質優先沿位錯線沉積; 特別是在Si中溶解度小、擴散快的重金屬雜質 (Cu、Fe、Au等), 更容易沉積在位錯線上。這就將形成大量的深能級複合中心, 甚至引起導電通道。如果有一定量的C、O或N原子沉積在位錯線上 (實際上是處於某種鍵合狀態), 可以「釘」住位錯, 使得位錯不易滑移和攀移, 這將使Si片的強度大大提高。
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