Всі природні і синтезовані монокристали і в ще більшому ступені кристаліти полікристалів відрізняються від ідеальних тим, що містять різні порушення структури кристала Порушення ідеальної трансляційній симетрії кристала називаються структурними дефектами Дефекти справляють істотний вплив на багато параметрів твердих тіл До таких параметрів належать електропровідність, фотопровідність, теплопровідність, швидкість дифузії, магнетизм, твердість, міцність і пластичність, щільність і т д Залежність цих параметрів твердого тіла від дефектів може виявитися настільки велика, що в підсумку вони будуть визначатися не стільки вихідною структурою матеріалу, скільки типом і числом дефектів в ньому Параметрів, що не чутливих до структурних дефектів, строго кажучи, немає, але практично такі параметри, як температура плавлення, діелектрична проникність, парамагнітні і діамагнітні характеристики, пружні модулі, можна віднести до параметрів, менш чутливим до дефектів

Дефекти можуть бути розділені на дві основні групи: власні дефекти і домішки (Рис 31) Якщо за основу класифікації прийняти розміри і протяжність областей решітки кристала, на які поширюється дія дефектів, то всі дефекти можуть бути розділені на:

1 Точкові: Вакансії, міжвузольні атоми основної речовини, домішкові атоми у вузлах і междоузлиях, антиструктурних дефекти, комплекси з простих точкових дефектів

2 Лінійні дефекти: Дислокації

Рис 31 Дефекти в кристалічних напівпровідниках

3 Двовимірні дефекти: Малокутових кордони, межі зерен і блоків, двойникові кордону, дефекти упаковки

4 Обємні порушення: Зональні напруги, пори, включення другої фази

Основна відмінність точкових дефектів від лінійних, двовимірних і обємних дефектів полягає в тому, що вони можуть існувати в кристалі як в термодинамічно рівноважному, так і в метастабільних станах при кінцевій температурі Лінійні, двовимірні і обємні дефекти є метастабільними утвореннями, що виникають при зростанні, механічної деформації або при термічній обробці кристала Таким чином, теоретично можна отримати кристал, який містить лише точкові дефекти

Дефекти можуть переміщатися по кристалу, взаємодіяти один з одним, з утворенням нових, складніших або, навпаки, більш простих, ніж вихідні, дефектів під впливом зовнішніх впливів Ці явища призводять до зміни з плином часу властивостей матеріалу, з якого виготовляється прилад, що, природно, веде до зміни вихідних параметрів приладу в процесі його роботи Зміна параметрів приладу з часом називається деградацією або «старінням» приладу При отриманні матеріалів для виготовлення напівпровідникових приладів облік цього ефекту і зведення його до мінімально можливого надзвичайно важливо

Кожен тип дефектів по-своєму впливає на структурно-чутливі параметри матеріалу При наявності в кристалі великого числа різних дефектів неможливо отримати матеріал з контрольованими параметрами У звязку з цим перед матеріалознавством і технологією

стоїть завдання отримання структурно досконалих і чистих матеріалів або матеріалів з певним типом і концентрацією дефектів, тобто таких матеріалів, параметрами яких можна було б управляти Тому зясування причин виникнення різних структурних дефектів, вивчення їх поведінки в кристалі, їх впливу на ті чи інші параметри матеріалу, розробка методів управління концентрацією дефектів є найважливішими завданнями матеріалознавства і технології

Розглянемо спочатку власні дефекти, а потім домішки

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