摻銻和摻磷硅單晶是兩種不同的半導體材料,它們的物理特性受到摻雜劑類型的影響。摻雜劑的引入會影響硅單晶中的位錯行為,進而影響材料的電子特性和機械性能。
1. 摻銻(Sb)硅單晶中的位錯
摻銻硅單晶中的位錯行為受到銻原子的顯著影響。銻原子在硅晶格中的摻入會導致晶格畸變,從而影響位錯的動力學。在高溫下,銻原子可以與位錯核心發生交互作用,形成銻-空位復合體,這些復合體作為釘扎中心,能夠抑制位錯的滑移。這種釘扎效應在一定溫度范圍內是有效的,但在更高的溫度下,由于銻原子的擴散速率增加,釘扎效應會減弱。
2. 摻磷(P)硅單晶中的位錯
摻磷硅單晶中的位錯行為與摻銻硅單晶有所不同。磷原子的共價半徑小于銻原子,因此它在硅晶格中引入的應力較小。這導致磷原子與空位形成的復合體的結合能較小,使得磷原子相對于銻原子而言,是較弱的空位俘獲中心。因此,在相同條件下,摻磷硅單晶中的位錯滑移受到的抑制作用較小,位錯滑移的臨界切應力也較低。
3. 摻雜劑對位錯行為的影響
摻雜劑的類型和濃度對位錯行為有顯著影響。在重摻雜的硅單晶中,位錯的滑移可能需要一個明顯的孕育期,這是因為位錯需要克服由摻雜劑原子或雜質復合體產生的釘扎力。氮摻雜在重摻銻硅單晶中表現出了對位錯的強烈釘扎作用,使得位錯滑移所需的孕育期更長,滑移距離更短。
4. 結論
摻銻和摻磷硅單晶中的位錯行為受到摻雜劑類型的顯著影響。摻銻硅單晶中的位錯受到更強的釘扎作用,而摻磷硅單晶中的位錯滑移受到的抑制作用較小。這些差異對于硅單晶的應用和加工具有重要意義,特別是在集成電路制造過程中,對提高硅片的機械強度和器件性能具有關鍵作用。
審核編輯:劉清
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硅單晶
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原文標題:硅中Sb摻雜和P摻雜的位錯影響
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