补充资料：硅中的缺陷

硅中的缺陷
defects in silicon

硅中的缺陷defeets in Silieon格点排列错乱的不完整晶格。晶体生长时，由于应力、杂质等因素，会导致晶格的周期性发生错乱。硅单晶中，多多少少都存在各种缺陷。根据缺陷的几何形状可分为4类:①二维的面缺陷，包括晶界、孪晶、堆垛层错、表面和界面;②一维的线缺陷，包括各种位错;③旋涡微缺陷，即杂质串、点缺陷串或杂质和点缺陷分凝沉淀的聚合体;④原子级大小的点缺陷，包括像空穴和自填隙原子这种本征的缺陷，以及存在于晶格点上或间隙中的杂质原子。各种缺陷的存在将影响硅的性能，并进一步影响器件的性能。要观察和研究各种缺陷，必须使用各种特殊技术。 面缺陷晶界在单晶生长时这种缺陷一般是可以避免的，但有时会在外延片中出现。它是硅中最严重的结构缺陷，杂质极易在晶界处聚集足够高浓度，导致材料局部毁坏。即使结晶时杂质不在此聚集，杂质在晶界上扩散也远远快于在体材料中。因此，存在晶界的情况下，很难得到均匀的掺杂浓度分布。对太阳电池来说，正在设法产生含有大颗粒的多晶硅，并设法保持晶界干净，或设法钝化它们，以致它们不妨碍光产生的载流子的收集。蓝宝石上异质外延硅(505)结构，有许多低角晶界，这些晶界减低了载流子的寿命，但对于金属一氧化物一半导体(MOS)器件来说是可接受的，因为MOS是不依赖扩散的结。 孪晶和堆垛层错在单晶生长技术发展的最初年代曾是个待解决的问题。后来由于单晶生长技术的进步，孪晶和堆垛层错一般不易出现。对于外延片生长来说，由于基片表面存在氧化物，或机械损伤，在外延的起始阶段将会出现堆垛层错，并传播进入外延层，也因此而产生孪晶。金属杂质在堆垛层错上优先沉淀，这些沉淀会使器件短路。 表面和界面，如Si/5102界面都能成为杂质优先聚集的地方。这些杂质会在界面处产生有害的电场，或作为迅速复合的中心。对于器件工艺来说对表面和界面态的控制，很有必要。 位错硅中位错的柏氏矢量为<110>方向，滑移面是(l又1)，位错倾向于在<110>或<112>方向上产生。室温下位错不易移动，也不增殖。温度高于500℃时，位错会移动，移动速度不仅与应力有关，还跟晶体中掺杂浓度有关。位错有可能从籽晶引入，更多可能是在晶体生长过程中产生。晶体内应力、外来的污染粒子与杂质、热处理时热应力都会引起位错;晶体生长速度不均匀时也会引起位错;杂质扩散时因梯度太大也将引进位错。表征硅单晶中的位错指标是位错密度。单位体积硅单晶内位错线的总长度称位错密度。为了检测方便，通常使用不严格的位错密度定义:单位面积上与位错线相截的数目，即截面上位错腐蚀坑的个数(个数/厘米2)。把低于200个/厘米2硅单晶称无位错。

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