Si晶體中點缺陷和位錯交互作用的分子動力學(xué)研究.pdf

1、隨著對Si基半導(dǎo)體器件速度和功率要求的不斷提高，使用應(yīng)變方法進(jìn)行人工能帶剪裁的技術(shù)顯得越來越重要。在Si基體與外延的SiGe1-xx層之間加入一層相對低溫條件下生長的低溫Si(LT-Si)層，該層中大量存在的各種類型缺陷改變了失配應(yīng)變的釋放機(jī)理，最終得到了高質(zhì)量的SiGe1-xx層。這種方法在這近十年間被廣泛的研究和不斷改進(jìn)，SiGe1-xx層質(zhì)量也不斷的提高。但是，對于這種方法機(jī)理的解釋，卻始終沒有一個統(tǒng)一的認(rèn)識。
　　SiGe

2、/Si結(jié)構(gòu)的失配應(yīng)力的釋放主要是通過在{111}面上生成可以滑動的60度位錯來完成的，本文采用分子動力學(xué)的模擬方法，使用Stillinger-Weber勢函數(shù)和周期性邊界條件，建立了60度位錯偶極子，具體研究點缺陷和60度位錯的相互作用。
　　首先提出了相對簡單的建立位錯偶極子的新方法：把混合型位錯分解為刃位錯和螺位錯分量，依次加載原子的位移場，得到初始構(gòu)型，再執(zhí)行模擬退火過程以穩(wěn)定位錯芯結(jié)構(gòu)。通過計算發(fā)現(xiàn)，在位錯芯附近的空位及自

3、間隙原子的形成能要比遠(yuǎn)離位錯芯或者沒有位錯缺陷完整晶體的形成能低。
　　其次使用Parrinello-Rahman方法施加剪切應(yīng)力，研究了位錯在相當(dāng)于晶格失配應(yīng)力作用下的運動情況。與空位缺陷及自間隙原子缺陷作用后的位錯，其運動速度要比完好的位錯速度慢，位錯速度隨著剪應(yīng)力增大而增加，隨著溫度升高而降低，這一結(jié)果與聲子拖拽模型相吻合，但與缺陷作用后的位錯運動的聲子拖拽效應(yīng)更加明顯。同時發(fā)現(xiàn)，派納力隨著溫度升高而降低，這與Peierls