Введение к работе
Лктусиїьность исследований На ПУТИ ССЗДШіИЯ Лазерной МШфО-
хинической технологии заметная роль отводится изучению физико-химических процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом. Изо всех преимуществ лазерного излучения ( зисокой мощности, когерентності, монохроматичности и т.д.) наиболее просто исполь-. зопать высокую моїсиосіь излучения и возможность удобной доставки в зону реакции. Именно поэтому, в основе практически всех прима-нений лазероз в микрохимии леяит использование лазерного излучения, как средства нагрева. Наиболее ярко этот подход выражается п лазерной термохимии, где для достижения наиболее элективного управления химическими процесса!,:» используются нелинейные обратные связи поїду коэффициентами поглощения света и температурой зоны реакции. В то s;e время совершенно ясно, что выгоднее было Ou ис-пользоваїь лазерное излучение не яп'Л силового воздействия на химические процесси, а в качестве инструмента, только лишь направ-лякцего протекалие реакции по иупюму пупі.
Такая возможность предоставплетея при лазерном управлении процессами в полупроводниковых кристаллах. При этом моааг использоваться не нагрев, а возОуждение электронной подсистемы кристалла. Ясно, что эффективность последнего процесса значительно виае. Неравновесные электроны в кристалле способны приводтъ к появлению наведенных электрических полей, которые влияя/г на процессы мигрант, примесных атомов в полупроводнике, а таїле к изменении коэффициенте» диффузии и дане к изменении концентрации г.ооешеп-
HL'X Д2ЇОКТОВ. IfaK ИЗВесЛНО, фОТОВОПОуЗДеіІИе OJ'tKVpCHHMi ПОДСІ1СТЄ.-.
_ 4 -
мы полупроводников наиболее эффективно при низких температурах. Поэтому в настоящее премя успешные попытки использовать фотовоз-бувдение полупроводчиковых кристаллов непрерывным лазерным излучением налой мощности предпринимаются обычно для управления такими процессами, которне не требует для своего протекания высоких температур. В то те Бродя чрезвычайно ваотнм является управление высокотемпературными диффузионными процессами с помсдью малых доз лазерного излучения. На первый взгляд такая задача кажется трудноразрешимой из-за мздой эффективности возбуждения электронов в полупроводниках при высоких температурах. Однако, кыг было у;..е показано ранее фотоэлектрическое возбуждение лазерн;;:: излучение;
D ОПре.ДеЛеШІПХ УС'ГОГ'ЛЯХ І.ЕКОТ СЛУИШ. ?'.V^'.T-.!i..;iH:.( ср -.долиом для
ускорения и оамедя;-ііші гзуеокотемпсрзгуріп.'к процессе; (напршор, при лазерном управлении впсоїіотсм.чер-пірнк) счисление:- ..-miv.^m) . Однако, к настоящему г.рсі.сліи изучено йогое.шмулнро.: . .не только К;х высокотемпературных процессов, кпнешка і.с-іормх обедал;..им поведение!,! точечны-: дебетов. В то г.о время существует зпочпіель -нее ко.чличество физических процессов, проіеканис которых зависит от крупных доіЧчггоп кристалла. Эчп процессы диффузионное рекристаллизации поликристаллов, роста пор и диффузионной очистки кристаллов и т.д. Возможность фотоэлектрического управления этими процессами представляет значительный интерес для технических прилатати .
Цель Эисссрпачиошюй pabomil: Изучение рОЛИ фОТОЭЛСКТрИЧеСКИХ
процессов в диффузионном формировании крупномасштабной структуры и физических свойств (коэффициента отражения, ыикротвердости,
- З -г
пористости, нестехиометрии) полупроводниковьк поликристаллических окислов. Для достижения поетавленой цели решались задачи:
- исследование лазерного управления процессами высокотемпе
ратурной рекристаллизации полупроводникового поликристаллического
оксида и установление роли фотоэлектрических процессов в этом
ВЛИЯНИИ;
- исследование влияния внешнего электростатического поля на
процессы диффузионного роста зерен поликристаллического окисла-,
- исследование фотоэлектрического влияния на физические
свойства поликристаллических окислов, прошедших отжиг при лазер
ном воздействии низкой интенсивности.
В Настоящей работе обладают научной новизной и выносятся на зашиту СЛеДуЮЩТе результат
1) Результати исследования процессов лазерного управления диффузионным ростом зерен поликристаллов полупроводникового окисла:
действие лазерного излучения малой мощности приводит к изменению среднего размера зерен поликристалла; размер зерен уменьшается в случае мехзонного поглощения света и увеличивается в случае примесного поглощения, а само фотовоздейстше носит фотоэлектрический характер;
фотовоздействие во время диффузионной рекристаллизации поликристаллов приводит, в первую очередь, к перераспределению насси между зернами различных размеров, что позволяет получать ансамбли с нэраглювесны-
- в -
ми, в том числе с сосредоточенными, функциями распределения зерен по размерам;
гэ. Результаты исследования физических свойств поликристалл лов, прошедших рекристаллизацию при воздействии лазерного излучения:
фотовоздействие в, области примесного поглощения в процессе рекристаллизации приводит к увеличению коэффициента отражения поликристалла, а в области собственного поглощения - к его уменьшению; это изменение связано с формированием функции распределения коэффициентов отражения по размерам зерен и отражает перераспределение нестехиометрии между зернами различных размеров;
действие лазерного излучения в процессе рекристаллизации приводит к изменению пористости поликристалла, вызывая очистку от пор областей прилегающих к границам зерен; микротвердрость кристаллита уменьшается, . либо увеличивается в зависимости от соотношения между длиной волны излучения и шириной запрещенной зоны окисла;
зэ Результата исследования процессов диффузионного роста зерен поликристаллов во внешнем электростатическом поле:
- внешнее -электростатическое поле оказывает существен
ное влияние на процесс рекристаллизации окисла, уско
ряя или замедляя рост зерен в зависимости от своего
направления; эффект воздействия имеет насыщение при
- 7 -.
низких нзпряїеніюстях поля и связан с воздействием на области пространственного 'заряда границ зерен.
научная и практическая ценность . Изучение роди фотоэлектрических процессов в лазерной ди'йузиоиной рекристаллизации полупроводниковых поликристаллическнх окислої) позволяет получать новую информации о влиянии небольших доз лазерного излучения на диффузию круппселситабных дефектов в полупроводниках при высоких температурах. Такая ин^ршцип представляет интерес для понимания роли электронно.1 подсистема? полупроводниковых' кристаллов в процессах дефектообразования !і миграции границ зерен, пор и их взаимодействия с точечными дефектами. Полученные результати могут бить использованы в ніжрозлс-ктроннои промышленности при разработке приборов на основе поликристаллическнх материалов. Ifpoi'.o того, результати расогп находят приьенениа в ігегаллургии при разработке новы;; методов закалки материалов.
лн['Г.г,аиил і.і-.ьог.и. Материал??, ькличеншле в работу докладывались на vn Всесоюзної! коніереїшпп по взопмпдеиллвию оптическога излучения с веіцес rcou (Ленинград, \SB3 г.), iv и v Cce.-Oufciuix ее титрах "Готогпзика поверхности" (Ленинград, 108? л l'.i'6'З г.), Всесоюзної! научной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Ташкент, 1U89 г.) и Международном семинара "імзи-ка и химия лазерно:! обработки материалов" (Ташкент, 1&U9 г.).
iiybj.uK.mmu. (хлюпше материалы диссертации опубликованы ь десяти печатній работах, в том числе is пяти статьях в центральной и Зї'РУі'Є-кнсіі ?и.чзтп ,с;г.юсоіг которых приведен в конце реферата.
- в -