14、硅中本征点缺陷的深入剖析

硅中本征点缺陷的深入剖析

1. 点缺陷扩散机制与金扩散模型

在硅材料的研究中，点缺陷的扩散机制是一个关键的研究领域。通常存在两种机制，当点缺陷在样品表面的扩散无法跟上相关反应时，不仅点缺陷浓度分布会出现差异，金的浓度分布也会有所不同。Cosele（1980）的近似分析指出，踢出模型下的金分布呈现U形，这与实验结果相符。

此后，许多研究者利用该模型来获取硅的自扩散系数以及自间隙原子的扩散系数。例如，Zimmermann和Ryssel（1992a；1992b）在分析中考虑了离解和置换机制，以及空位和自间隙原子之间的体复合。他们针对700 - 950°C温度范围得出以下结果：
- (C_F = 1.94 \times 10^{19}\exp( - 3.835 \text{ eV}/kT))
- (D_I = 2.58 \times 10^{-3}\exp( -0.965 \text{ eV}/kT) \text{ cm}^2/\text{s})
- (C_{I}^* = 1.83 \times 10^{19}\exp(- 1.162\text{ eV}/kT)\text{ cm}^{-3})
- (D_V = 1.09 \times 10^{3}\exp( - 2.838 \text{ eV}/kT) \text{ cm}^2/\text{s})

不过，式（15）给出的空位形成焓似乎过小。而且，根据相关公式，(C_{I}^*)的指数前因子为(1.83 \times 10^{19})意味着形成熵为负，这是不可能的。假设仅踢出机制起作用，且忽略空位 - 自间隙原子的产生 - 复合，Boit等人（1990）通过硅中金扩散的快速光学退火实验得到：