Структура ядра недиссоциированных 60º дислокаций / Гутаковский А.К., Вдовин В.И., Федина Л.И.

Abstract

Дислокации в полупроводниках являются важным структурным элементом, который обеспечивает релаксацию напряжений в кристалле, возникающих, как при синтезе объемных материалов, гетероэпитаксиальных и низкоразмерных систем, так и при различных термических и радиационных воздействиях. Основным механизмом релаксации напряжений является скольжение дислокаций, приводящее к пластической деформации кристаллической решетки. В рамках классической концепции BDT (brittle-ductile transition) для материалов с алмазоподобной структурой при переходе от хрупкого разрушения к пластическому течению скольжение должно осуществляться посредством диссоциированных 60º дислокаций [1]. Однако в реальности пластическая релаксация напряженных полупроводниковых гетероструктур и шоковые воздействия сопровождается скольжением недиссоциированных (полных) 60о дислокаций [2-6]. Исходя из первопринципных расчетов, существует четыре возможных конфигураций ядра такой дислокации (S1, S2, S3, G), но лишь одна из них,- метастабильная S1, является скользящей, тогда как остальные являются сидячими [7]. Это предполагает, что S1 дислокация является скользящей во всем интервале температур. Действительно, как показано в [6], S1 тип ядра наблюдается для 60º дислокаций, возникающих вблизи фронта кристаллизации при срыве роста FzSi. Однако в других процессах структура ядра полных 60º дислокаций пока не установлена. В докладе с использованием данных высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии (ВРЭМ), включающих цифровой анализ ВРЭМ изображений и построение карт распределения напряжений в ядре дислокации [8], представлен сравнительный анализ атомной структуры ядра скользящих недиссоциированных 60º дислокаций в Fz-Si, введенных термическим ударом, и возникающих при релаксации напряженных SiхGe1-х/Si(001) гетероструктур. В обоих случаях показана их идентичность и соответствие S1 типу дислокации. Ядро такой дислокации состоит из восьмизвенного кольца, содержащего атом с одной оборванной связью, и характеризуются выраженной асимметрией поля напряжений в ядре, связанной с локализацией в ядре двух различных экстраплоскостей {001} и {111}.