en ru    

Дефекты в кристаллах

д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН В. В. Кведер

Аннотация

Курс нацелен на ознакомления студентов с одним из важных разделов физики твердого тела – физикой дефектов. Важность этой дисциплины определяется тем, что в реальности свойства твердых тел в значительной мере определяются именно дефектами кристаллического строения. В данном курсе дефекты классифицируются по их размерности. Вначале рассматриваются нуль-мерные, точечные дефекты, затем –линейные дефекты. В курсе рассматривается не только структура дефектов, но и их свойства, взаимодействие между собой, механизмы появления и исчезновения, фазовые превращения с участием дефектов.

Программа курса

  1. Введение
    Зачем эта наука нужна?

  2. Точечные дефекты
    Примеси, вакансии, межузельные атомы, антисайт-дефекты. Равновесные концентрации. Растворимость примесей. Диффузия дефектов и примесей в кристалле. Реакции точечных дефектов. Комплексы дефектов. Преципитаты примесей как трехмерные дефекты. Основы гетерирования вредных примесей.

  3. Электронные уровни точечных дефектов и примесей в полупроводниках
    Электрически активные и неактивные точечные дефекты. Дефекты с мелкими и глубокими уровнями. Статистика заполнения уровней. Кинетическое уравнение - захват электронов и дырок на точечные дефекты и их термо-активация.

  4. Емкостные методы исследований дефектов в полупроводниках
    Емкость контакта Шоттки. C-V спектроскопия. Нестационарная емкостная спектроскопия дефектов с глубокими уровнями в полупроводниках (DLTS). Пример использования DLTS для изучения точечных дефектов. Эффект Пула-Френкеля и его проявление в DLTS. Исследования спектров фотовозбуждения емкостными методами. Релаксация атомной конфигурации дефектов при изменении зарядового состояния. Light Beam Induced Current для измерения времени рекомбинации Электронный парамагнитный резонанс как метод исследования дефектов

  5. Электронный парамагнитный резонанс как метод исследования дефектов
    Основы метода. Спиновый Гамильтониан, прецессия спина в магнитном поле. Уравнения Блоха. Спин-орбитальное и сверхтонкое взаимодействие, g-фактор. Техника ЭПР–спектроскопии. Методы регистрации ЭПР – прямые по СВЧ-поглощению и косвенные по спин-зависимым эффектам.

  6. Топологические линейные дефекты - дислокации
    Пластическая деформация как результат движения дислокации. Вектор Бюргерса. Краевые, винтовые и смешанные дислокации. Типы дислокаций. Поля напряжений вокруг дислокаций. Энергия дислокации. Движение дислокаций. Переползание и скольжение. Барьер Пайерлса.

  7. Взаимодействие дислокаций с примесями и точечными дефектами.
    Пиннинг дислокаций. Стартовые напряжения. Атомная структура ядер дислокации в полупроводниках. Дислокации скользящего (glide-set) и перетасованного (shuffle-set) наборов. Частичные дислокации и дефекты упаковки. Реконструкция ядер дислокаций. Спин-зависимые реакции примесей на дислокациях.

  8. Влияние дислокации на электронные свойства полупроводников
    Особенности DLTS измерений для дислокаций. Электронные свойства примесей и дефектов на дислокациях. Особенности одномерных дефектов. Эффект Рашбы и комбинированный спиновый резонанс. Электрон-дырочная рекомбинация на дислокациях.

  9. Границы зерен
    Дислокации несоответствия. Мало-угловые границы. Больше-угловые и специальные границы.
Основная литература
  1. Ч.Киттель «Введение в физику твердого тела» Москва, «Наука», 1974 (гл.19-20)
  2. Ф.Блатт «Физика электронной проводимости в твердых телах» Издательство «Мир», Москва, 1971г. (гл.6)
  3. В.Н.Абакумов, В.И.Перель, И.Н.Яссиевич «Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках», С.-Петербург, Издательство ПИЯФ РАН, 1997
  4. Питер Ю, Мануэль Кардона «Основы физики полупроводников» Москва, Физматлит, 2002г. (Гл.4)
  5. «Электронные свойства дислокаций в полупроводниках» под редакцией академика Ю.А.Осипьяна.
Дополнительная литература
  1. Дж. Вертц, Дж.Болтон, «Теория и практическое приложение метода ЭПР», Издательство МИР, Москва 1975.
  2. Т.Судзуки, Х.Есинага, С.Такеути «Динамика дислокаций и пластичность», МИР, 1989.

Агарков Д.А. • Тел: +7(916)7584930 • email: agarkov@issp.ac.ru