电子辐照直拉硅单晶中空位相关缺陷的红外吸收光谱研究

【摘要】：电子辐照会在晶体硅中引入点缺陷空位和间隙原子，它们与硅中氧原子或者缺陷之间相互作用形成VO、VO_2等空位型缺陷。因此研究单晶硅的电子辐照效应和辐照缺陷的控制与利用具有重要的学术意义和实用价值。本文通过常温和低温傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）测量研究了电子辐照直拉单晶硅中空位相关缺陷在退火过程中的相互转化过程以及低温下各种缺陷的峰位变化，探讨了辐照缺陷在低温下的红外特性以及与硅中氧的相互作用，并计算了有关缺陷的浓度。 实验结果表明，VO复合体的吸收强度与退火温度密切相关。在300℃下退火，VO（830cm~(-1)）吸收峰的强度最大，约450℃退火时消失。当高于300℃热处理时，VO（830cm~(-1)）便会通过捕获间隙氧发生复合生成VO_2（889cm~(-1)），但是VO与VO之间的捕获半径要比VO和Oi间的捕获半径大，且VO的扩散系数要比Oi的扩散系数大，说明VO+VO→V_2O_2→VO_2+V的发生要比2 VO O VO i +→的发生合理。 VO的浓度与辐照剂量的m次方成正比；在辐照剂量相同的情况下,辐照在硅单晶中引入的空位浓度是一定的，由此产生的VO浓度也是一定的，与初始氧的含量没有关系。低温下VO和VO_2特征吸收峰频率向高频方向移动，且随着测量温度的降低吸收峰的强度不断增加。