Під двовимірними дефектами розуміють такі порушення в ідеальному розташуванні атомів в кристалі, які володіють великою протяжністю у двох вимірах при незначній (у кілька міжатомних відстаней) протяжності у третьому

Малокутових кордону Бюргерс припустив, що кордон зєднання двох монокристалічних блоків, разоріентіровать один від

Рис 313 Дислокаційні малокутових кордону

носительно одного на невеликий кут, складається із сукупності дислокацій Експериментальні дослідження підтвердили дислокаційну модель Бюргерса для кордонів зерен з малим кутом разоріентіровкі Домовилися тому сукупність дислокацій, які утворюються при зрощуванні різним чином орієнтованих монокристалічних

блоків з малим кутом разоріентіровкі (2-5 ◦), називатималокутової

кордоном (Муг) На рис 313 показана найпростіша дислокаційна модель малокутової кордону для випадку, коли крайові дислокації, збудовані в ряд, утворюють кордон блоків, симетрично разоріентіровать на кут θ Відповідно до цієї моделі Муг являє собою просту похилу кордон, що складається із сукупності однакових крайових дислокацій, розташованих на відстані D b/ Θ одна над іншою

(b – Довжина вектора Бюргерса) в паралельних площинах ковзання

Аналіз полів напружень взаємодіючих дислокацій показав, що така система однакових крайових дислокацій утворює дислокаційну сітку, яка найбільш стійка в кристалі [27] Зауважимо, що область пружного спотворення решітки поблизу Муг не поширюється далеко в глиб кристалічних блоків і обмежена в основному шаром, товщина якого дорівнює відстані між дислокаціями D10

Чим більше кут разориентация, тим частіше розташовані дислокації на кордоні між блоками Нарешті, при великій разориентация

θ> 10-12 ◦ малокутових кордону перетворюються на звичайні межі між

10 Якщо сусідні блоки повернені один відносно іншого на кут θ навколо осі, перпендикулярної до площини рамки блоку, то межа складається із сукупності гвинтових дислокацій і називається кордоном кручення Межі блоків загального типу включають в себе і нахил (сукупність крайових дислокацій) і кручення (сукупність гвинтових дислокацій)

Рис 314 Схема виникнення двійникової кордону в кристалі

ду зернами Межі зерен в поликристаллическом зливку утворюються в результаті одночасного розростання кількох кристалічних зародків (див гл 4) У більшості випадків зростаючі зерна кристалів мають безладну кристалографічну орієнтацію

Двійники, дефекти упаковки В умовах, несприятливих для ковзання, пластична деформація кристалів може призводити до освіти не дислокацій, а двійників або дефектів упаковки Двійники і дефекти упаковки являють собою дефекти, при наявності яких відбуваються порушення кристалографічної орієнтації частин кристала через порушення порядку чергування атомних площин Розглянемо ці дефекти, наприклад, в плотноупакованной гцк решітці У цій решітці послідовність укладання щільноупакованих площин {111} – це послідовність типу ABCABCABC… У разі двойникового дефекту в гцк решітці шари {111} чергуються в послідовності ABCA BCB ACBA… Розташування шарів зліва від шару C у виділеному блоці являє собою дзеркальне відображення розташування шарів праворуч від нього На рис 314 показано двойникование на прикладі двовимірної решітки Світлими кружками на ньому представлені положення атомів до двойникования, чорними – після двойникования Величина зміщення атомів в кожній з паралельних площин пропорційна відстані даній площині від площини двійникування Так як при Двійникування зберігаються незмінними всі міжатомні відстані, а кути між звязками змінюються тільки в одному граничному шарі, то виникнення двійникової кордону вимагає невеликої енергії Двійникування напівпровідникових кристалів є дуже поширеним дефектом структури Як правило, цей дефект викликається тими ж причинами, що й освіту дислокацій, і часто породжується скупченнями останніх Виникненню двійників сприяють також скупчення домішок на фронті кристалізації, відхилення напряму зростання від напрямку температурного градієнта і механічні напруги (див гл 6)

У разі дефекту упаковки послідовність типу ABCABCABC.. Має вигляд ABCAB CAC ABCABC, Тобто дефект являє собою як би тонкий двоатомний шар гексагональної упаковки в гцк решітці Порушення правильного чергування шарів решітки може бути створено шляхом додавання або вилучення шару відповідно розрізняють дефект упаковки типу впровадження і типу віднімання Наведений приклад ілюструє дефект упаковки типу віднімання Однією з можливих причин, що призводять до появи дефектів упаковки, є пластична деформація, яка відбувається шляхом зрушення, наприклад, в гцк решітці по площині {111} На малюнку 315 показаний шар атомів B в площині (111), за яким відбувається ковзання в гцк решітці Повному зрушенню шарів, що лежать вище цієї площини, відповідає дислокація з вектором Бюргерса (a/ 2) <110> проте такий зсув енергетично невигідний Енергія повної дислокації з вектором Бюргерса (a/ 2) <110> може знизитися внаслідок її розпаду в площині (111) на дві дислокації з векторами Бюргерса в напрямках <121> в тій же площині Дислокації з векторами Бюргерса меншими, ніж параметр решітки, називаються частковими а комплекс, що складається з двох часткових дислокацій, повязаних між собою дефектом упаковки, називають розтягнутої дислокацією Простежимо, як змінюється порядок чергування атомів при розпаді повної дислокації на дві часткові за допомогою малюнка 315 Видно, що трансляція AA переводить атоми в однакові положення, не змінюючи їх чергування Інакше кажучи, якщо повна дислокація b1 проходить через кристал, викликаючи пластичний зсув на b1, то структура кристала вздовж площини ковзання повністю відновлюється, а на поверхні кристала зявляється сходинка шириною b1 На противагу цьому трансляція b2 або b3, тобто зрушення на вектор Бюргерса часткової дислокації, порушує цей порядок, переводячи лунку A в C або C в A Таким чином, замість прямого ковзання

A A реалізується зигзагообразное ковзання A C A, І в результаті змінюється порядок положень шарів {111}, тобто утворюється дефект

упаковки

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002