Введение
1.1. Актуальность темы исследования 9
1.2. Степень разработанности области исследований 11
1.3. Цель и задачи диссертационного исследования 12
1.4. Научная новизна работы 13
1.5. Теоретическая значимость работы 14
1.6. Практическая значимость работы 14
1.7. Методология и методы исследования 15
1.8. Положения, выносимые на защиту 15
1.9. Степень достоверности полученных результатов 16
1.10. Публикации и апробация работы 16
1.11. Личный вклад автора в получение результатов 17
1.12. Структура и объем диссертации 17
2. Образование дефектов при ионной бомбардировке и методы их исследования 18
2.1. Торможение ионов в веществе 18
2.2. Каскады смещений 19
2.3. Нелинейное образование дефектов 21
2.4. Накопление повреждений и аморфизация мишени 22
2.5. Молекулярный эффект 25
2.6. Корректные условия экспериментальных исследований молекулярного эффекта 26
2.7. Краткий обзор основных экспериментальных методов изучения образованных радиационных дефектов 29
2.7.1. Электрические методы исследования 30
2.7.2. Люминесцентные методы исследования 30
2.7.3. Просвечивающая электронная микроскопия 31
2.7.4. Рентгеновская дифрактометрия 31
2.7.5. Спектроскопия комбинационного рассеяния света 31
2.7.6. Просвечивающая спектроскопия ИК и видимого света 32
2.7.7. Резерфордовское обратное рассеяние 32
2.7.8. Спектроскопия ядерных реакций 33
2.7.9. Спектроскопия аннигиляции позитронов 33
2.7.10. Атомно-силовая микроскопия 33
2.8. Экспериментальные методы, применяемые в данном исследовании 34
2.8.1. Условия проведения облучения 34
2.8.2. Измерение распределения повреждений по глубине методом спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния 35
2.8.3. Методики обработки экспериментальных спектров резерфордовского обратного рассеяния 36
2.8.3.1. Распределение дефектов по глубине мишени 36
2.8.3.2. Определение толщины поверхностных аморфных слов 38
2.8.4. Атомно-силовая микроскопия 39
2.8.5. Люминесцентные методы исследования 41
2.9. Методики расчтной оценки параметров каскадов смещений 41
2.9.1. Методика расчта параметров каскадов атомарных ионов 41
2.9.2. Усредннный каскад кластерного иона 44
2.10. Оценка величины молекулярного эффекта на основе концепции пороговой аморфизации 46
2.11. Заключительные замечания 49
3 Формирование изолирующих слов в широкозонных полупроводниках 52
3.1 Введение 52
3.1.1 Краткий обзор имеющихся в литературе результатов экспериментальных наблюдений 52
3.1.2 Резюме и постановка задачи исследования 55
3.2 Модели снижения электропроводности 56
3.2.1 Формирование глубоких уровней комплексами из двух точечных дефектов 56
3.2.2 Формирование комплексов точечный дефект - легирующая примесь 57
3.3 Сравнение с экспериментальными данными 60
3.3.1 Зависимость пороговой дозы возникновения изоляции от начальной концентрации носителей и количества атомных смещений 61
3.3.2 Нормировки зависимостей сопротивления от дозы 62
3.3.3 Изменение поверхностного сопротивления с ростом дозы 64
3.4 Заключение 72
4 Плотность каскадов смещений и молекулярный эффект в кремнии и карбиде кремния 74
4.1 Введение и постановка задачи 74
4.1.1 Типы радиационных дефектов в кремнии 75
4.1.2 Накопление радиационных дефектов в кремнии при облучении лгкими ионами 76
4.1.3 Накопление радиационных дефектов в кремнии при облучении тяжлыми ионами 79
4.1.4 Облучение молекулярными/кластерными ионами 80
4.1.5 Формирование радиационных дефектов в карбиде кремния 82
4.1.6 Постановка задачи исследования 85
4.2 Накопление дефектов при облучении кремния атомарными и молекулярными ионами 86
4.2.1 Роль плотности каскадов смещений в накоплении устойчивых дефектов 86
4.2.2 Влияние плотности потока ионов на скорость формирования поверхностного пика структурных нарушений 87
4.2.3 Молекулярный эффект при облучении кремния 88
4.3 Механизмы процессов образования дефектов при облучении кремния атомарными и молекулярными ионами 92
4.3.1 Величина молекулярного эффекта 93
4.3.2 Параметры перекрытия индивидуальных каскадов компонентов иона PF4 95
4.3.3 Оценка толщины поверхностных аморфных слов 96
4.3.4 Эффективность молекулярного эффекта за счт пороговой спонтанной аморфизации 97
4.3.5 Усиление генерации первичных дефектов в каскадах молекулярных ионов 99
4.4 Образование структурных нарушений в карбиде кремния при облучении ионами P и PF4 100
4.4.1 Образование дефектов в карбиде кремния 101
4.4.2 Механизм молекулярного эффекта в карбиде кремния 103
4.5 Заключительные замечания по разделу 104
5. Влияние плотности каскадов смещений на дефектообразование в оксиде цинка 106
5.1 Введение и постановка задачи 106
5.1.1 Накопление радиационных дефектов в оксиде цинка с ростом дозы 106
5.1.2 Химические эффекты в накоплении разупорядочения в ZnO 108
5.1.3 Роль температуры мишени 109
5.1.4 Формирование промежуточного пика дефектов 109
5.1.5 Постановка задачи исследования 110
5.2 Условия проведения экспериментальных исследований 111
5.3 Облучение оксида цинка молекулярными ионами 112
5.3.1 Особенности накопления структурных нарушений 112
5.4 Облучение оксида цинка тяжелыми моноатомными ионами 115
5.4.1 Накопление дефектов в объме ZnO 115
5.4.2 Промежуточный пик дефектов 117
5.4.3 Роль повышения плотности ионного тока и температуры мишени 118
5.5 Механизмы образования структурных нарушений в ZnO 118
5.6 Заключительные замечания по разделу 121
6. Образование радиационных дефектов и модификация свойств нитрида галлия 124
6.1 Введение и постановка задачи 124
6.1.1 Образование радиационных повреждений в нитриде галлия 124
6.1.2 Влияние параметров облучения на ионно-стимулированное повреждение GaN 127
6.1.3 Облучение GaN молекулярными ионами 128
6.1.4 Модификация поверхности GaN при ионной имплантации 129
6.1.5 Воздействие ионного облучения на оптические свойства GaN 129
6.1.6 Моделирование радиационных процессов в GaN методом молекулярной динамики 130
6.1.7 Резюме и постановка задачи исследования 130
6.2 Сдвиг объмного максимума вглубь мишени 131
6.2.1 Основные экспериментальные явления и использованные приближения модели 131
6.2.2 Математическая формулировка модели 133
6.2.3 Результаты расчтов 135
6.3 Облучение молекулярными ионами и пороговый эффект плотности каскадов при генерации в них первичных смещений 137
6.3.1 Экспериментальные исследования молекулярного эффекта в GaN 138
6.3.2 Роль плотности каскадов смещений 141
6.3.3 Методика расчта плотности каскадов смещений с учтом формирования субкаскадов 142
6.3.4 Пороговый эффект плотности усредннных индивидуальных каскадов смещений в дефектообразовании в GaN 146
6.4 Топография поверхности и е сдвиг при облучении GaN молекулярными ионами 149
6.4.1 Экспериментальные данные 149
6.4.2 Механизмы происходящих процессов 152
6.5 Ионно-стимулированная деградация люминесцентных свойств 155
6.5.1 Спектры фотолюминесценции 156
6.5.2 Времяразрешнная спектроскопия 157
6.6 Моделирование методом молекулярной динамики 160
6.6.1 Методика моделирования 160
6.6.2 Результаты расчтов при энергии ионов 50 эВ/аем 161
6.6.3 Моделирование имплантации ионов с энергией 0.6 кэВ/аем 166
6.6.4 Кумулятивное МД моделирование 168
6.6.5 Анализ результатов МД моделирования 171
6.7 Заключительные замечания по разделу 173
7 Заключение 177
Список цитированной литературы 179
Список опубликованных автором работ по теме диссертации 189
Список использованных обозначений и сокращений 192
Приложение 1. Справочник основных свойств исследуемых материалов 193
