电子辐照直拉硅中氧相关缺陷的研究

论文摘要

直拉硅经电子辐照后,进入硅中的电子会与硅原子发生碰撞从而产生间隙原子（硅）和空穴等缺陷,这些缺陷之间会发生相互作用,从而产生次级缺陷。这些缺陷并不稳定,通过200～500℃退火即会陆续消失。但是这些缺陷是氧沉淀的有效形核核心,高温退火时会促进氧沉淀的生成。本文利用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和金相显微镜研究了电子辐照直拉硅中氧相关缺陷在低温退火过程中的相互转化过程、缺陷复合体的热稳定性以及氧沉淀诱生各种缺陷的形态。实验结果表明,电子辐照直拉硅后,在直拉硅单晶中会形成VO、VO2缺陷。电子辐照后的样品经低温退火,由VO演变出来的多重氧-缺陷中心与Stein的多重氧缺陷模型完全符合。同时,直拉硅中所含的间隙氧含量不同,它们的退火行为也有所不同。我们研究了VO2复合体的热稳定性。实验结果表明,两种样品在450℃下退火,VO2的热稳定性很好;而500℃退火时,VO2中的共价键很容易俘获间隙氧原子,从而形成VO3。氮气氛下退火,可以氮化表面的硅原子,从而促进电子辐照硅单晶中氧沉淀的进程,不管是RTP预处理再高温一步退火还是高温一步退火都对直拉硅中的氧沉淀有很大的影响。RTP预处理后在氮气、氩气气氛下高温退火的样品,都产生了位错、层错和位错环。氮气氛下退火的样品中缺陷密度比较大,氧沉淀诱生的位错环比较多,大部分为完整的环形,而且结构更为复杂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 引言
• 1-2 电子辐照技术概述
• 1-2-1 电子辐照概述
• 1-2-2 电子辐照的优点及应用
• 1-2-3 电子加速器的种类
• 1-2-4 电子辐照产生的缺陷
• 1-3 直拉硅中的氧
• 1-3-1 直拉硅中氧的基本性质
• 1-3-2 直拉硅中氧的扩散及扩散模型
• 1-3-3 直拉硅中的氧沉淀
• 1-4 电子辐照直拉硅中的氧化诱生缺陷
• 1-4-1 电子辐照直拉硅后产生缺陷的原理
• 1-4-2 电子辐照直拉硅单晶热处理后氧沉淀诱生的缺陷
• 1-4-3 电子辐照对氧化诱生层错的影响
• 1-4-4 氮气氛下热处理对氧化诱生缺陷的影响
• 1-5 本文的主要研究内容
• 第二章 样品制备与检测手段
• 2-1 样品的制备
• 2-2 主要实验设备
• 2-2-1 热处理设备
• 2-2-2 傅立叶红外光谱仪（FTIR）
• 2-2-3 缺陷的腐蚀与观察
• mO_n 复合体的研究'>第三章 电子辐照直拉硅中的 V_mO_n复合体的研究
• 3-1 前言
• 3-2 实验过程
• 3-3 实验结果与讨论
• 3-3-1 电子辐照直拉硅后所引入的缺陷
• 3-3-2 电子辐照直拉硅中 VO 缺陷复合体热处理性质的研究
• 2 复合体的研究'>3-3-3 电子辐照直拉硅中 VO₂复合体的研究
• 3-3-4 电子辐照直拉硅低温热处理后间隙氧含量的变化
• 3-4 小结
• 2 稳定性的研究'>第四章 电子辐照直拉硅中 VO₂稳定性的研究
• 4-1 引言
• 4-2 实验过程
• 4-3 实验结果与讨论
• 2 在450℃下的稳定性'>4-3-1 电子辐照直拉硅中 VO₂在450℃下的稳定性
• 2 在500℃下的稳定性'>4-3-2 电子辐照直拉硅中 VO₂在500℃下的稳定性
• 4-4 小结
• 第五章 RTP 预处理对电子辐照直拉硅氧沉淀进程的影响
• 5-1 引言
• 5-2 实验过程
• 5-3 实验结果与讨论
• 5-3-1 氮气氛退火对间隙氧含量的影响
• 5-3-2 氮气氛退火对缺陷形貌的影响
• 5-3-3 氮气氛下 RTP 对电子辐照直拉硅中氧沉淀进程的影响
• 5-3-4 不同气氛 RTP 对电子辐照直拉硅中氧沉淀及诱生缺陷的影响
• 5-4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所取得的相关科研成果