Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Завьялов Григорий Иванович

Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей
<
Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Завьялов Григорий Иванович. Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей : ил РГБ ОД 61:85-1/1546

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Основные результаты экспериментального и теоретического исследования закономерностей каналирования заряженных частиц в кристаллах 9-50

1.1. Общие сведения о каналировании и эффекте теней 9- 13

1.2. Континуумная модель 13-18

1.3. Критические параметры каналирования 18 - 28

1.4. Потери энергии и деканалирование 28 - 36

1.5. Влияние дефектов кристалла на каналирование 36 - 40

1.6. Методика типичных экспериментов по изучению

эффектов каналирования и теней 40 - 45

1.7. Изучение каналирования с помощью точечного альфа-источника 45-50

ГЛАВА II. Описание экспериментальной.установки и техники эксперимента 51-98

2.1. Изготовление точечных альфа-источников 51 - 58

2.2. Изготовление тонких образцов монокристалла кремния 58-63

2.3. Отжиг кристаллов. Отбор образцов для исследования 63 - 67

2.4. Конструкция экспериментальной камеры 67 - 70

2.5. Техника получения каналограмм при различных температурах кристалла 71 - 76

2.6. Определение оптимальных условий проявления канал ограмм. Построение и анализ характеристических кривых почернения 76 - 82

2.7. Индицирование каналограмм 82 - 86

2.8. Методы изучения каналограмм 86 - 98

ГЛАВА III. Изучение закономерностей каналирования альфа-частиц в кремнии с спользованием каналограмм, полученных при комнатной температуре 99 - 153

3.1. Качественное описание каналограммы 99 - 104

3.2. Исследование геометрических параметров каналов 104 - 116

3.3. Влияние качества кристаллов на параметры каналограмм 116 - 123

3.4. Изучение угловых характеристик плоскостного каналирования альфа-частиц в кремнии 123 - 133

3.5. Изучение высоты и площади пиков плоскостного каналирования в зависимости от эффективной толщины кристалла 133 - 137

3.6. Оценка длины пробегов альфа-частиц в режиме плоскостного каналирования 137 - 143

3.7. Определение отношения вероятностей деканалиро-вания и захвата альфа-частиц в плоскостных каналах кремния 143 - 144

3.8. Изучение закономерностей осевого каналирования 144 - 151

3.9. Некоторые результаты по наблюдению каналирования в высокоиндексных осевых и плоскостных каналах 151 - 153

ГЛАВА ІV. Исследование температурных закономерностей каналирования альфа-частиц в плоскостных каналах кремния 154 - 186

4.1. Влияние температуры кристалла на основные параметры низкоиндексных линий 155 - 161

4.2. Изучение температурных закономерностей каналирования в узких каналах. Открытие и закрытие каналов 161 - 167

4.3. О возможном влиянии междоузельных атомов на каналирование 168 - 170

4.4. Влияние анизотропии тепловых колебаний на температурное закрытие узких каналов 170 - 179

4.5. Определение критических параметров каналирования в узких плоскостных каналах кремния 179 - 183

Заключение 184 - 186

Литература

Введение к работе

В настоящее время интенсивно исследуются такие ориентацион-ные явления, как каналирование и эффект теней. Интерес к этим явлениям обусловлен, с одной стороны, тем, что они существенно расширили наши представления о механизме взаимодействия быстрых заряженных частиц с упорядоченными структурами, а с другой -возможностью широкого их использования в прикладных целях. Однако, несмотря на большое число уже имеющихся публикаций, некоторые стороны описываемых явлений остались неизученными. Так, например, экспериментально каналирование изучалось только в трех-четырех наиболее широких низкоиндексных осевых и плоскостных каналах. И совершенно нет сведений о наблюдении, и, тем более, изучении ка-налирования в высокоиндексных каналах. Между тем, эта область исследования весьма интересна. В частности, выявление наиболее узкого канала, каналирование в котором еще возможно, позволило бы получить прямую и независимую оценку верхней границы критического параметра приближения частицы к ряду или плоскости. Каналирование в таких каналах должно быть весьма чувствительно к дефектам кристаллической решетки и амплитуде тепловых колебаний атомов и поэтому могло бы оказаться тонким инструментом изучения указанных свойств кристаллов.

Однако изучение каналирования в высокоиндексных каналах -это непростая задача, вследствие того, что с уменьшением ширины каналов уменьшаются критический угол каналирования, доля канали-рованных частиц и разница в потерях энергии каналированных и не-каналированных частиц. Поэтому с использованием общепринятой методики исследования, когда узкий пучок заряженных частиц поочередно направляется в те или иные каналы, эта задача пока не решается. Пожалуй, единственнуюю возможность наблюдения и изучения

- б -

ряда закономерностей каналирования в узких каналах дает сейчас методика с использованием точечного, плотностью неколлимирован-ного альфа-источника, разработанная на кафедре радиафионной физики ТашГУ им. В.И.Ленина в 1969-73 годах. Хотя при изучении деталей углового и пространственного распределения каналирован-ных частиц она не может заменить общепринятую, однако обладает таким преимуществом, как возможность одновременного наблюдения каналирования сразу во многих плоскостных и осевых каналах.

Исследование каналирования в высокоиндексных каналах возможно только в весьма совершенных кристаллах. В настоящее время этому условию в наибольшей степени удовлетворяет кремний. Однако в предыдущих работах с использованием точечного альфа-источника на каналограммах кремния было обнаружено только шесть типов линий, соответствующих следующим плоскостным каналам: {III} , {ПО}, {ЮО} , {ИЗ}, {112) , {331}. Ширина наиболее узкого из них примерно в два раза превышает удвоенное значение критического параметра приближения альфа-частиц к плоскости. Поэтому были основания полагать, что отсутствие более высокоиндексных линий на каналограммах не связано с какими либо принципиальными затруднениями, а обусловлено, скорее всего, недостаточно высоким качеством используемых кристаллов и несовершенством техники получения каналограмм.

Исходя из сказанного, основной целью данной работы явилось выявление и исследование каналирования в ненаблюдавшихся ранее высокоиндексных осевых и плоскостных каналах кремния, а также, учитывая более высокое качество получаемых каналограмм, определение и уточнение ряда параметров картин каналирования в низкоиндексных каналах. Для этого в диссертации были поставлены следующие задачи, решение которых выносится на защиту:

I. Совершенствование методики эксперимента с целью обнаружения каналирования в таких высокоиндексных каналах, минимальная

ширина которых близка к теоретически предсказываемому пределу. Сюда входят: а) разработка метода изготовления тонких (10-20 мкм) монокристаллических образцов кремния с рабочей поверхностью до I см^ , обладающих высоким структурным совершенством; б) разработка конструкции изотропных альфа-излучателей сферической формы диаметром ~100 мкм с необходимой для эксперимента активностью; в) разработка и создание экспериментальной установки, позволяющей получать каналограммы на больших (до 20 см) расстояниях от альфа-источника в широком интервале температур.

  1. Исследование основных параметров (угловых размеров и интенсивности) обнаруженных линий и пятен на каналограммах в зависимости от качества кристаллов, их эффективной толщины и геометрических параметров каналов.

  2. Изучение ряда температурных закономерностей каналирования с помощью каналограмм. Проверка предположения о возможности обнаружения эффектов температурного "закрытия" и "открытия" узких каналов. Оценка (на основе данных о "закрытии и "открытии" каналов) значений критического параметра приближения альфа-частиц

к стенкам высокоиндексных плоскостных каналов.

Научная новизна данной работы заключается в следующем.

  1. Впервые получены каналограммы, подтверждающие факт существования каналирования в 23 типах плоскостных каналов кремния (при комнатной температуре), причем в 17 типах из них оно экспериментально обнаружено впервые. Также впервые зафиксировано ка-налирование в более чем ста типах осевых направлений.

  2. Для 5 типов плоскостных каналов впервые определены угловая ширина пиков каналирования, их высота и площадь в зависимости от эффективной толщины кристалла. Впервые определены угловые размеры 8 типов осевых пятен.

  3. С помощью используемой методики впервые проведено опре-

- 8 -деление пробегов альфа-частиц в режиме каналирования для каналов (ill} и {НО}, а также отношение вероятностей деканалирования и захвата для восьми типов плоскостных каналов.

  1. Впервые обнаружены эффекты "открытия" узких каналов (не наблюдавшихся при комнатной температуре) с понижением температуры и, наоборот, "закрытие" более широких каналов с ее повышением.

  2. Обнаружены некоторые аномалии в закрытии каналов, которые были объяснены наличием слабой анизотропии тепловых колебаний атомов при повышенных температурах кристалла.

  1. Впервые экспериментально определены критические параметры приближения альфа-частиц к стенкам высокоиндексных плоскостных каналов для статической решетки и с учетом тепловых колебаний.

Научное и практическое значение выполненной работы состоит прежде всего в том, что она расширила область экспериментального исследования каналирования в сторону значительно более узких каналов. Полученные результаты могут быть использованы при создании теоретической модели, описывающей механизм формирования каналограмм. Обнаруженная корреляция между числом высокоиндексных линий и пятен на каналограммах и характером отжига экспериментальных образцов говорит о перспективности использования метода при изучении качества кристаллов. Высокая температурная чувствительность каналирования в высокоиндексных каналах может позволить применить его для исследования анизотропии тепловых колебаний атомов в совершенных структурах.

Настоящая работа состоит из четырех глав. В первой главе даны теоретические основы каналирования, необходимые для понимания излагаемого материала. Вторая глава посвящена методическим вопросам эксперимента и описанию экспериментальной установки. Основные научные результаты представлены в третьей и четвертой главах.

Потери энергии и деканалирование

При осевом каналировании необходимо рассматривать смещение атома в плоскости, перпендикулярной ряду. Легко видеть, что средняя величина такого смещения будет выражаться через (1 следующим образом: (І R = \fT U . При плоскостном каналировании за среднеквадратичное смещение, перпендикулярное плоскости следует брать U = 11.

Очевидно, что тепловые колебания приводят к изменению кон-тинуумных потенциалов, аналитические выражения которых можно найти, например, в /23/. На рис. 1.10. показана температурная зависимость континуумных потенциалов для протонов, взаимодействующих с рядом П0) и плоскостью {НО} в кремнии. Как видно, они начинают заметно отличаться от значения статического потенциала только тогда, когда р становится сравнимым или меньше амплитуды тепловых колебаний. Ясно, что понижение континуумного потенциала непосредственно в области оси или плоскости должно приводить к увеличению параметра критического приближения. Именно этим объяснял Зргинсой /16/ заметное уменьшение критических углов при повышении температуры кристалла. Однако, как указывается в работе /24/, значение ркр , полученное из выражения (1.20.) с использованием статического потенциала, с точностью до 10% совпадает с данными расчетов, полученными с учетом тепловых колебаний. Поэтому авторы указанной работы делают вывод, что уменьшение континуумного потенциала не является определяющим для уменьшения критического угла и увеличения, соответственно, крити

ческого параметра приближения. Можно, однако, предполагать, что указанный параметр должен зависеть как от критического параметра приближения для статической решетки (различного для разных каналов), так и амплитуды тепловых колебаний атомов. Варелас и Зицман /25/ нашли, что для цепочки атомов хорошим приближением является следующее:

Здесь значок п Iі означает - температура, а ІІ± д определена нами выше.

Таким образом,для определения критического параметра приближения при данной температуре требуется знание этой величины для статической решетки. В работе /23/ было показано, что если предположить равенство О = а __ , то экспериментальные значения критического угла каналирования, полученные из анализа энергетических спектров протонов, совпадают с теми, что дает формула Ф = (\1(ркр)/Е) 2 . Но там же указывается, что как О т , так и и/ _ не есть величины неизменные, а зависят от рассматриваемых физических процессов. В частности, предполагается, что в экспериментах по обратному рассеянию в качестве ркр т лучше принять амплитуду тепловых колебаний атомов U, .

В работе /26/ авторы приходят к заключению, что в плоскостном канале {НО} кремния критический параметр приближения прото о нов ( Е = 5 МэВ) должен составлять 0,09 А. Учитывая, что ампли о туда тепловых колебаний атомов в кремнии равна 0,075 А, делается вывод, что критический параметр приближения для статической решетки значительно меньше амплитуды тепловых колебаний.

Кумахов М.А. /19/ при расчете критических углов также делает допущение, что ркр 0« 11± и за критический параметр приближения при данной температуре принимает величину \1± . Однако, от метим, что для плоскости, так же, как и для оси, в качестве 11± он берет величину, равную V2 К .

Баррет /21/, используя численный метод, также изучал изменение углового распределения в зависимости от амплитуды тепловых колебаний. Он получил следующее математическое выражение для осевого каналирования: y± = kFJmli/aTF) . П.27.) где FR - функция, представленная на рис. 1.6., а эмпирические значения постоянных k =0,83 и m = 1,2 подобраны таким образом, чтобы наблюдалось наилучшее согласие с экспериментом. Баррет производил сравнение результатов, даваемых формулой (1.27.), со многими экспериментальными результатами (для различных энергий, сорта частиц и мишеней) и пришел к заключению, что наблюдается согласие с точностью 5-10%.

В плоскостном каналировании угловая ширина пиков хорошо аппроксимируется выражением w±=kFp(mll/aTF. , c(p/aTF)fa , (1.28.) где F - функция, изображенная на рис. 1.7., d - межплоскостное расстояние, k = 0,76 и m. = 1,6. Другие обозначения в формуле были определены выше. Расчет, произведенный Барретом, показал более слабую зависимость ки± от температуры, чем для осево 1 2. го каналирования, как это видно из рис. I.II. Сплошные линии на рисунке соответствуют уравнениям (1.27.) и (1.28.), а точки -результат машинного расчета.

Отжиг кристаллов. Отбор образцов для исследования

Как уже отмечалось, изучение каналирования в высокоиндексных каналах возможно только на весьма совершенных кристаллах. Поэтому их отбору уделялось большое внимание. Предпочтение отдавалось достаточно высокоомным образцам кремния (р 103ом см) и с малой плотностью дислокаций ( не более 10 - 10 1/сиг ). Для уменьшения числа имеющихся дефектов кристаллы подвергались отжигу, причем, как правило, уже после химического травления. Контрольные эксперименты показали, что в этом случае слабые линии на каналограммах выявляются лучше, чем если отжиг производился бы до химического травления.

Для целей отжига была сконструировать камера, показанная на рис. 2.5. Корпус камеры имеет водяное охлаждение. Все устройство для отжига смонтировано на верхнем съемном фланце, имеющем металлическое уплотнение. Там же сделаны необходимые электрические вводы. Кристалл помещается в танталовий "карман", который нагревается с помощью электронной бомбардировки. Напряжение питания нитей накала может меняться от 5 до 12 вольт. Напряжение между корпусом танталового "кармана" и спиралями также регулируется в интервале от 40 до 600 вольт. Откачка камеры осуществлялась с помощью насоса НОРД-250. Отжиг производился при вакууме 10 Па. Последовательность отжига была следующей. Сначала отжигался сам танталовый "карман" (для очистки его поверхности) при температуре І200С в течение двух часов. Затем, после его охлаждения, камера на короткое время вскрывалась и туда помещался кристалл. По достижении необходимого вакуума снова производился нагрев. Время установления температуры составляло 10-15 минут. Температура отжига выбиралась в зависимости от задачи. Ее максимальное значение на кристалле достигало Ю00С. Термопара на кристалле устанавливалась таким образом, чтобы не было ее непосредственного контакта с корпусом "кармана". Время отжига составляло для разных случаев от 2 до 8 часов. Снижение температуры производилось медленно - в течение 30-40 минут.

Следует отметить, что в ряде случаев требовалось, чтобы кристалл после отжига был установлен на его держатель в экспериментальной камере в такое же положение, как и до отжига. Для этого он предварительно закреплялся на танталовой подложке, которая с помощью фиксаторов могла устанавливаться на держателе единственным образом. В этом случае отжиг кристалла производился вместе с подложкой.

Отбор отожженных образцов для последующего изучения производился после предварительных экспериментов по оценке их качества. Обсудим этот вопрос несколько подробнее, поскольку речь идет о критериях, по которым это качество оценивалось.

Как известно, дефекты различных типов оказывают различное влияние на те или иные физические свойства кристалла. Примесные атомы, например, находящиеся в замещающих положениях, могут существенно изменить электрические свойства кристалла, однако практически не повлиять на процесс каналирования. Е другой стороны, такой тип искажения кристаллической структуры как дефект упаковки может вызвать сильный деканалирующий эффект, не изменяя при этом электрических свойств кристалла. Поэтому для получения кана-лограмм с изображением высокоиндексных каналов требуется отсутствие прежде всего таких типов дефектов, которые в наибольшей степени влияют на каналирование в узких каналах. Из общих соображений ясно, что большую роль здесь играет общее геометрическое совершенство кристалла. Из-за малости критических узлов канали-рования в узких каналах (0,05 и менее) даже незначительная разориентация структуры, малоугловая блочность будут приводить к невыполнению условий каналирования.

Указанной угловой чувствительностью к разориентации блоков в кристалле обладает, по-видимому, только эффект каналирования, да и то применительно к наиболее узким каналам. Однако каналирование в таких каналах в настоящее время удается наблюдать только с помощью используемого в данной работе метода. Поэтому для оценки качества кристаллов в интересующем нас случае могут быть прежде всего использованы сами каналограммы. Количество высокоиндексных осевых и плоскостных каналов, проявляющихся на каналограммах может служить основным критерием в оценке этого качества. Чем оно выше, тем меньше ширина наиболее узкого из наблюдаемых каналов. Это подтверждается в экспериментах по отжигу кристаллов, приводящих к значительному увеличению числа линий и пятен на ка-налограмме. По каналограмме можно также получать информацию о блочности структуры, которая приводит к уширению, а иногда и к расщеплению линий на каналограмме. Это уширение или расщепление можно измерить количественно с использованием метода фотометриро-вания.

Изучение угловых характеристик плоскостного каналирования альфа-частиц в кремнии

С использованием коллимированных пучков заряженных частиц угловые закономерности плоскостного каналирования в кремнии изучались в 3-4 наиболее широких каналах. С помощью точечного альфа источника эта задача также решалась только для каналов {III} , {ПО} и {100} . Однако после того, как нами были получены каналог-раммы, содержащие до 23 типов линий, появилась возможность исследовать и более высокоиндексные каналы.

Учитывая, что критические углы каналирования в таких каналах могут быть весьма малыми, каналограммы получались на больших расстояниях от альфа-источника (до 20 см). Однако и в этом случае исследование углов каналирования в наиболее узких из наблюдаемых каналов оказалось невозможным. Дело в том, что ошибка в определении полуширины пиков каналирования (на полувысоте) для таких линий составила 15-20 мкм. При расстоянии между альфа-источником и о фотопластинкой в 20 см это соответствует углу 5 I0 u град. Понятно, что такая точность делает нецелесообразным исследование тех линий, для которых значение v/ , менее 0,04.

Учитывая сказанное, в настоящей работе была измерена угловая ширина только следующих 8 типов линий: {III} , {ПО} , {100} , {113} , {112} , {331} , {013} , {115} . Поскольку различные участки каждой линии соответствуют разной эффективной толщине кристалла, была измерена их угловая ширина от указанного параметра. Для этого снимались профили линий по всей их длине с шагом в 2-3 мм. Для наиболее интенсивных линий {III} , {ПО} и {100} применялся метод подсчета треков. Изучение же более высокоиндексных линий (для которых различием в энергии каналированных и неканалированных частиц практически можно было пренебречь) проводилось методом фотометри-рования.

На рисунке З.П. приведено семейство кривых для линии {110} . По оси абсцисс отложены углы в градусах, а по оси ординат - плотность треков в относительном масштабе. За единицу принималась плотность "фоновых" частиц. Цифра на кривой указывает смещение вдоль линии, измеряемое от центра каналограммы. Такие семейства были получены для всех исследованных линий. После перехода от смещения вдоль линии на каналограмме к эффективной толщине кристалла были получены результаты, представленные на рисунке 3.12. По оси абсцисс отложена эффективная толщина кристалла в микрометрах. Значение dcp соответствует экстраполированному пробегу фоновых частиц. Там же указана остаточная энергия альфа-частиц (при начальной энергии /.= 5,3 МэВ) после прохождения соответствующей толщины кристалла не в режиме каналирования. По оси ординат отложена угловая полуширина пиков на полувысоте.

Проанализируем представленные на рисунке результаты. Ход кривых для наиболее интенсивных линий {III}, {НО} и {ЮО} качественно согласуется с результатами, полученными ранее /100/. Однако абсолютные значения углов там были заметно большими, что связано, по-видимому, с использованием менее качественных кристаллов и диафрагмированием альфа-источников.

Как видно, угловая ширина указанных линий возрастает сначала медленно, затем более быстро по мере увеличения эффективной толщины кристалла. Максимум достигается примерно для толщины, соответствующей экстраполированному пробегу "фоновых" частиц. За пределами фона наблюдается плавное снижение кривых, заканчивающееся резким обрывом (в этом месте линия практически исчезает). Сужение концов линий хорошо наблюдается на каналограмме, представленной на рисунке 3.13.

Кривые для более высокоиндексных каналов уже не проявляют таких заметных аномалий. В пределах фона наблюдается небольшое возрастание угла Уі/г по мере удаления от центра. Никакого максимума здесь не наблюдается, поскольку линии заканчиваются практически одновременно с фоном.

Изучение температурных закономерностей каналирования в узких каналах. Открытие и закрытие каналов

Изучение влияния тепловых колебаний атомов на параметры линий каналограмм было нами проведено для двух типов плоскостных каналов: {III} и {ПО} . Для этого мы получили серию каналограмм при различных температурах кристалла - от комнатной до 450С с шагом в 50 С, а также при пониженной температуре (-180С). Профили указанных линий исследовались методом подсчета треков по всей их длине. Затем строились зависимости изучаемых параметров от эффективной толщины кристалла. На рисунке 4.1. представлена такая зависимость для угловой ширины линии ( Шл ). (Чтобы не загромождать чертеж, кривые построены с температурным шагом в (100- 150С).

Как видно, кривые, соответствующие температуре -180С проходят выше других. С возрастанием температуры уменьшается угловая ширина линий при всех эффективных толщинах кристалла. Основное изменение в форме кривых состоит в том, что несколько сглаживается их максимум.

На рисунке 4.2. представлена зависимость исследуемого угла от температуры для тех же двух типов линий. Кривые построены для трех значений эффективной толщины кристалла: 17 мкм (в центре канал ограммы), 24 мкм (вблизи границы фона) и 28 мкм (за пределами фона). Как видно, эта зависимость для исследованного интервала температур близка к линейной. Обращает на себя внимание тот факт, что наибольший наклон имеет кривая, полученная вблизи границы фона. Это обусловлено, по-видимому, тем фактом, что в пределах фона выход частиц из канала компенсируется захватом их из "хаотического" пучка. За пределами фона, наоборот, мы имеем дело с пучком, имеющим малую угловую расходимость. Естественно, что тепловые колебания атомов воздействуют на такой пучок в меньшей степени.

Представляет интерес сравнить наблюдаемое уменьшение угловой ширины линий с тем, что предсказывается уже использованной формулой Баррета (1.28.) для Vi/г . Указанное выражение учитывает амплитуду тепловых колебаний, а, значит, и зависимость исследуемой величины от температуры. На рисунке 4.2. расчетная зависимость изображена пунктирной линией. О большом различии абсолютных значений экспериментально измеренных и рассчитанных углов говорилось ранее (гл. Ш, 4). Рассмотренные там причины (макси-рующее влияние фона и стягивание пучка к центру канала) объясняют также и заметную разницу в наклоне между расчетной и экспериментальными кривыми, как это видно из рисунка.

На рисунке 4.3. показано изменение высоты пиков (профилей линий) в зависимости от эффективной толщины кристалла. Здесь в целом наблюдается та же закономерность, что и для углов. Зависимость высоты пиков от температуры показана на рисунке 4.4. для трех значений толщины кристалла: 17 мкм, 24 мкм и 28 мкм. Как видно, наибольшая скорость уменьшения высоты наблюдается здесь также на границе фона. Сравнивая результаты, приведенные на рисунках 4.2. и 4.4. можно убедиться, что относительное изменение высоты пиков выражено несколько сильнее, чем изменение их угловой ширины, что, в частности, согласуется с результатами, полученными на ускорителях /18/.

Изучая изменение площади под пиками за пределами фона, можно установить зависимость длины полудеканалирования (Хл ) от температуры. На рисунке 4.7. это изменение площади (как функции эффективной толщины кристалла) представлено в полулогарифмическом масштабе. Видно, что кривые для разных температур имеют характер, близкий к прямолинейному. С увеличением температуры наклон кривых увеличивается, что говорит об уменьшении исследуемой величины Xw . Ее численные значения (при соответствующих температурах) приведены в таблице 4.1. Для наглядности эти же данные представлены в виде графика на рисунке 4.8., где по оси абсцисс отложена абсолютная температура, а по оси ординат - величина Xw . Как и в случае, рассмотренном в 6 третьей главы, полученные результаты соответствуют энергетическому интервалу альфа-частиц от О до 2 МэВ.

Переходим теперь к изложению результатов по исследованию некоторых температурных закономерностей каналирования альфа-частиц в высокоиндексных плоскостных каналах кремния.

Как мы отмечали, на качественных кристаллах кремния удается наблюдать каналирование в таких узких каналах, полуширина которых лишь ненамного превышает радиус экранирования Томаса-Ферми. Поэтому естественно предполагать, что для таких каналов тепловые колебания атомов могут играть значительную роль.

Похожие диссертации на Применение метода каналографии для выявления каналирования в узких каналах кремния и изучение его закономерностей