24、硅中氧扩散及热施主中心的研究

硅中氧扩散及热施主中心的研究

1. 热施主模型及相关问题

热施主模型中，存在氧过配位的情况。理论研究 Cj - Oj 缺陷以及早期简单热施主模型的不稳定性都支持这一观点。在 Cj - Oj 缺陷中，氧原子与第三个硅原子键合，该硅原子带正电，其电子转移到相邻的碳间隙原子上，这种相互作用使过配位稳定，缺陷在相对较高的 300°C 才热解离。

不过，Deak 等人提出的这个施主模型存在两个重要且未解决的问题：
- 其结合能是否足以使其在 350 - 450°C 保持稳定。
- 形成该缺陷的硅间隙原子的来源是什么。在回答这些问题之前，该模型难以被视为热施主的有力候选。

2. 热施主中心模型的限制

2.1 氧扩散增强情况

在没有氢杂质的情况下，对于 500°C ≥ T ≥ 400°C 的生长态样品，氧扩散系数（Doxy）增强的证据很少。在 350°C 进行长时间热处理时，Doxy 可能有不超过 10 倍的增强，但在 450°C 时增强可忽略不计。这对低温下能形成的氧聚集体的最大尺寸有重要影响，进而对热施主（TD）中心模型施加了严格限制。

2.2 氧原子聚集模型

Tan 等人（1986）给出了描述 Oi 原子聚集形成氧簇（如 O₂、O₃ 等）的耦合微分方程组，假设为扩散限制动力学，并与 450°C 炉退火过程中 Oi 原子从溶液中损失的速率测量相关。

第一个模型

最初假设接收材料中不存在氧簇，计算得出各种聚集体的演化情况。经过 100 - 300 小时退火后，[O₂]约为 10¹⁷ cm⁻³，[O₃]约为 10¹⁶ cm⁻³。重要的是，[