Рекомбинационно-ускоренное скольжение дислокаций в 4H-SiC и GaN при облучении электронным пучком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведен анализ исследований рекомбинационно-ускоренного движения дислокаций в GaN и 4H-SiC. Показано, что в обоих кристаллах при облучении низкоэнергетичным электронным пучком дислокации могут смещаться при температуре жидкого азота. Оценены энергии активации скольжения дислокаций, стимулированного облучением электронным пучком. Приведены результаты, демонстрирующие практически безактивационную миграцию двойных перегибов вдоль 30°-ной дислокации с кремниевым ядром в 4H-SiC. Показано, что на движение дислокаций в GaN как под действием сдвиговых напряжений, так и при облучении существенное влияние оказывают локализованные препятствия. Неравновесные носители заряда, введенные облучением в GaN, не только способствуют преодолению барьера Пайерлса, но и стимулируют открепление дислокаций от препятствий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. О. Куланчиков

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: yakimov@iptm.ru
Россия, Черноголовка

П. С. Вергелес

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: yakimov@iptm.ru
Россия, Черноголовка

Е. Е. Якимов

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: yakimov@iptm.ru
Россия, Черноголовка

Е. Б. Якимов

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yakimov@iptm.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Alexander H., Teichler H. // Handbook of Semiconductor Technology / Eds. Jackson K.A., Schroter W. Wiley-VCH, 2000. P. 291. https://doi.org/10.1002/9783527621842.ch6
  2. Maeda K. // Materials and Reliability Handbook for Semiconductor Optical and Electron Devices / Еds. Ueda O., Pearton S.J. New York: Springer Science and Business Media, 2013. P. 263. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4337-7_9
  3. Eberlein T.A.G., Jones R., Blumenau A.T. et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. 082113. https://doi.org/10.1063/1.2179115
  4. Skowronski M., Ha S. // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. 011101. https://doi.org/10.1063/1.2159578
  5. Camassel J., Juillaguet S. // J. Phys. D. 2007. V. 40. P. 6264. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/20/S11
  6. Callahan P.G., Haidet B.B., Jung D. et al. // Phys. Rev. Mater. 2018. V. 2. 081601(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.081601
  7. Ha S., Benamara M., Skowronski M. // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83. P. 4957. https://doi.org/10.1063/1.1633969
  8. Yakimov E.B. // J. Alloys Compd. 2015. V. 627. P. 344. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.11.229
  9. Якимов Е.Б. // Кристаллография. 2021. Т. 66. № 4. С. 540. https://doi.org/10.31857/S0023476121040226
  10. Egerton R.F., Li P., Malac M. // Micron. 2004. V. 35. P. 399. https://doi.org/10.1016/j.micron.2004.02.003
  11. Tokunaga T., Narushima T., Yonezawa T. et al. // J. Microscopy. 2012. V. 248. Pt. 3. P. 228. https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.2012.03666.x
  12. Bouscaud D., Pesci R., Berveiller S. et al. // Ultramicroscopy. 2012. V. 115. P. 115. https://doi.org/
  13. Yakimov E.E., Yakimov E.B. // J. Alloys Compd. 2020. V. 837. 155470. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155470
  14. Ishikawa Y., Sudo M., Yao Y.-Z. et al // J. Appl. Phys. 2018. V. 123. 225101. https://doi.org/10.1063/1.5026448
  15. Yakimov E.B. // Phys. Status Solidi. C. 2017. V. 14. 1600266. https://doi.org/10.1002/pssc.201600266
  16. Якимов Е.Б. // Поверхность. Рентген., синхротрон. и нейтрон. исслед. 2018. № 10. С. 66. https://doi.org/10.1134/S0207352818100219
  17. Davidson S.M., Dimitriadis C.A. // J. Microsc. 1980. V. 118. P. 275. https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.1980.tb00274.x
  18. Yakimov E.B., Polyakov A.Y., Shchemerov I.V. et al. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. 202106. https://doi.org/10.1063/5.0053301
  19. Gsponer A., Knopf M., Gagg P. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2024. V. 1064. 169412. https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.169412
  20. Yakimov E.B., Regula G., Pichaud B. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. 084903. https://doi.org/10.1063/1.4818306
  21. Idrissi H., Pichaud B., Regula G., Lancin M. // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. 113533. https://doi.org/10.1063/1.2745266
  22. Orlov V.I., Regula G., Yakimov E.B. // Acta Mater. 2017. V. 139. P. 155. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.07.046
  23. Yakimov E.E., Yakimov E.B. // Phys. Status Solidi. A. 2022. V. 219. 2200119. https://doi.org/10.1002/pssa.202200119
  24. Orlov V.I., Yakimov E.E., Yakimov E.B. // Phys. Status Solidi. A. 2019. V. 216. 1900151. https://doi.org/10.1002/pssa.201900151
  25. Sudo M., Ishikawa Y., Yao Y.-Z. et al. // Mater. Sci. Forum. 2018. V. 924. P. 151. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.924.151
  26. Yakimov E.E., Yakimov E.B. // J. Phys. D. 2022. V. 55. 245101. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac5c1b
  27. Yamashita Y., Nakata R., Nishikawa T. et al. // J. Appl. Phys. 2018. V. 123. 161580. https://doi.org/10.1063/1.5010861
  28. Konishi K., Fujita R., Shima A. et al. // Mater. Sci. Forum. 2017. V. 897. P. 214. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.897.214
  29. Tawara T., Matsunaga S., Fujimoto T. et al. // J. Appl. Phys. 2018. V. 123. 025707. https://doi.org/10.1063/1.5009365
  30. Yakimov E.E., Yakimov E.B., Orlov V.I., Gogova D. // Superlattices and Microstructures. 2018. V. 120. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.05.014
  31. Ohno Y., Yonenaga I., Miyao K. et al. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. 042102. https://doi.org/10.1063/1.4737938
  32. Regula G., Lancin M., Pichaud B. et al. // Philos. Mag. 2013. V. 93. P. 1317. https://doi.org/10.1080/14786435.2012.745018
  33. Savini G. // Phys. Status Solidi. C. 2007. V. 4. P. 2883. https://doi.org/10.1002/pssc.200675433
  34. Yang J., Izumi S., Muranaka R. et al. // Mech. Eng. J. 2015. V. 2. № 4. P. 1. https://doi.org/10.1299/mej.15-00183
  35. Miao M.S., Limpijumnong S., Lambrecht W.R.L. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 4360. https://doi.org/10.1063/1.1427749
  36. Galeckas A., Linnoris J., Pirouz P. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. 025502. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.025502
  37. Caldwell J.D., Stahlbush R.E., Ancona M.G. et al. // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. 044503 https://doi.org/10.1063/1.3467793
  38. Pirouz P. // Phys. Status Solidi. A. 2013. V. 210. P. 181. https://doi.org/10.10.1002/pssa.201200501
  39. Mannen Y., Shimada K., Asada K. et al. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. 085705. https://doi.org/10.1063/1.5074150
  40. Iijima A., Kimoto T. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. 092105. https://doi.org/10.1063/1.5143690
  41. Miyanagi T., Kamata I., Tsuchida H. et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. 062104. https://doi.org/10.1063/1.2234740
  42. Caldwell J.D., Stahlbush R.E., Hobart K.D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. 143519. https://doi.org/10.1063/1.2719650
  43. Caldwell J.D., Glembocki O.J., Stahlbush R.E. et al. // J. Electron. Mater. 2008. V. 37. P. 699. https://doi.org/10.1007/s11664-007-0311-5
  44. Okada A., Nishio J., Iijima R. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2018. V. 57. 061301. https://doi.org//10.7567/JJAP.57.061301
  45. Feklisova O.V., Yakimov E.E., Yakimov E.B. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. 172101. https://doi.org/10.1063/5.0004423
  46. Maeda K., Murata K., Kamata I. et al. // Appl. Phys. Express. 2021. V. 14. 044001. https://doi.org/10.35848/1882-0786/abeaf8
  47. Iijima A., Kimoto T. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. 105703. https://doi.org/10.1063/1.5117350
  48. Bradby J.E., Kucheyev S.O., Williams J.S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80. P. 383. https://doi.org/10.1063/1.1436280
  49. Jahn U., Trampert A., Wagner T. et al. // Phys. Status Solidi. A. 2002. V. 192. P. 79. https://doi.org/10.1002/1521-396X(200207)192:1<79::AID-PSSA79>3.0.CO;2-5
  50. Jian S.R. // Appl. Surf. Sci. 2008. V. 254. P. 6749. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.04.078
  51. Huang J., Xu K., Gong X.J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. 221906. https://doi.org/10.1063/1.3593381
  52. Orlov V.I., Vergeles P.S., Yakimov E.B. et al. // Phys. Status Solidi. A. 2019. V. 216. 1900163. https://doi.org/10.1002/pssa.201900163
  53. Orlov V.I., Polyakov A.Y., Vergeles P.S. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. 026004. https://doi.org/10.1149/2162-8777/abe4e9
  54. Yakimov E.B., Kulanchikov Y.O., Vergeles P.S. // Micromachines. 2023. V. 14. 1190. https://doi.org/ 10.3390/mi14061190
  55. Maeda K., Suzuki K., Ichihara M. et al. // Phys. B. Condens. Matter. 1999. V. 273. P. 134. http://dx.doi.org/10.1016/S0921-4526(99)00424-X
  56. Tomiya S., Goto S., Takeya M. et al. // Phys. Status Solidi. A. 2003. V. 200. P. 139. http://dx.doi.org/10.1002/pssa.200303322
  57. Yakimov E.B., Vergeles P.S., Polyakov A.Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 106. 132101. http://dx.doi.org/10.1063/1.4916632
  58. Якимов Е.Б., Вергелес П.С. // Поверхность. Рентген., синхротрон. и нейтрон. исслед. 2016. № 9. С. 81. http://dx.doi.org/10.7868/S0207352816090171
  59. Yakimov E.B., Vergeles P.S., Polyakov A.Y. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2016. V. 55. 05FM03. http://doi.org/10.7567/JJAP.55.05FM03
  60. Medvedev O.S., Vyvenko O.F., Bondarenko A.S. et al. // AIP Conf. Proc. 2016. V. 1748. 020011. http://dx.doi.org/10.1063/1.4954345
  61. Vergeles P.S., Orlov V.I., Polyakov A.Y. et al. // J. Alloys Compd. 2019. V. 776. P. 181. http://doi.org/10.1063/1.4954345
  62. Vergeles P.S., Kulanchikov Yu.O., Polyakov A.Y. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2022. V. 11. 015003. http://dx.doi.org/10.1149/2162-8777/ac4bae

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости длин одиночных и двойных ДУ, введенных индентированием при комнатной температуре, от температуры последующего отжига [21]. Нагрузки и длительности деформации приведены на рисунке.

Скачать (70KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображение ДУ в режиме КЛ на длине волны 424 нм. Линиями отмечены положения частичных дислокаций при предыдущих сканированиях. Видно, что наклонные и горизонтальные дислокации смещаются на разные расстояния.

Скачать (149KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображение ДУ в режиме КЛ на длине волны 424 нм: при скорости развертки 160 с/кадр (а), последующее изображение при скорости развертки 20 с/кадр (б); в – рис. а, наложенный на рис. б, линиями отмечены положения дислокаций рис. а.

Скачать (343KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости скорости дислокаций от тока пучка при Eb = 20 кэВ и температурах 80 и 300 К. Экстраполированные зависимости пересекают ось абсцисс примерно при 10 нА.

Скачать (70KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Панхроматические изображения, полученные при температуре жидкого азота до (a) и после девяти последовательных сканирований со скоростью 160 с/кадр (б), сдвинувшиеся дислокации отмечены стрелочками. Eb = 10 кэВ.

Скачать (484KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Панхроматические изображения, полученные при комнатной температуре до (a) и после облучения электронным пучком с фиксированным положением (б), стрелкой показано положение пучка. Eb = 10 кэВ.

Скачать (243KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025