淺析硅中Sb摻雜和P摻雜的位錯(cuò)影響

摻銻和摻磷硅單晶是兩種不同的半導(dǎo)體材料，它們的物理特性受到摻雜劑類(lèi)型的影響。摻雜劑的引入會(huì)影響硅單晶中的位錯(cuò)行為，進(jìn)而影響材料的電子特性和機(jī)械性能。

1. 摻銻（Sb）硅單晶中的位錯(cuò)

摻銻硅單晶中的位錯(cuò)行為受到銻原子的顯著影響。銻原子在硅晶格中的摻入會(huì)導(dǎo)致晶格畸變，從而影響位錯(cuò)的動(dòng)力學(xué)。在高溫下，銻原子可以與位錯(cuò)核心發(fā)生交互作用，形成銻-空位復(fù)合體，這些復(fù)合體作為釘扎中心，能夠抑制位錯(cuò)的滑移。這種釘扎效應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)是有效的，但在更高的溫度下，由于銻原子的擴(kuò)散速率增加，釘扎效應(yīng)會(huì)減弱。

2. 摻磷（P）硅單晶中的位錯(cuò)

摻磷硅單晶中的位錯(cuò)行為與摻銻硅單晶有所不同。磷原子的共價(jià)半徑小于銻原子，因此它在硅晶格中引入的應(yīng)力較小。這導(dǎo)致磷原子與空位形成的復(fù)合體的結(jié)合能較小，使得磷原子相對(duì)于銻原子而言，是較弱的空位俘獲中心。因此，在相同條件下，摻磷硅單晶中的位錯(cuò)滑移受到的抑制作用較小，位錯(cuò)滑移的臨界切應(yīng)力也較低。

3. 摻雜劑對(duì)位錯(cuò)行為的影響

摻雜劑的類(lèi)型和濃度對(duì)位錯(cuò)行為有顯著影響。在重?fù)诫s的硅單晶中，位錯(cuò)的滑移可能需要一個(gè)明顯的孕育期，這是因?yàn)槲诲e(cuò)需要克服由摻雜劑原子或雜質(zhì)復(fù)合體產(chǎn)生的釘扎力。氮摻雜在重?fù)戒R硅單晶中表現(xiàn)出了對(duì)位錯(cuò)的強(qiáng)烈釘扎作用，使得位錯(cuò)滑移所需的孕育期更長(zhǎng)，滑移距離更短。

4. 結(jié)論

摻銻和摻磷硅單晶中的位錯(cuò)行為受到摻雜劑類(lèi)型的顯著影響。摻銻硅單晶中的位錯(cuò)受到更強(qiáng)的釘扎作用，而摻磷硅單晶中的位錯(cuò)滑移受到的抑制作用較小。這些差異對(duì)于硅單晶的應(yīng)用和加工具有重要意義，特別是在集成電路制造過(guò)程中，對(duì)提高硅片的機(jī)械強(qiáng)度和器件性能具有關(guān)鍵作用。

審核編輯：劉清