Анотація до роботи:

Пацай Б.Д. Вплив локальних структурних дефектів на розсіяння рентгенівських променів та магнітну сприйнятливість кисневомістких кристалів кремнію. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Дисертація присвячена експериментальному вивченню впливу структурних дефектів, які виникають після попередньої (в діапазоні від 850 до 1000С), та повторної (1050С) високотемпературної термообробки на розсіяння рентгенівських променів та магнітну сприйнятливість кисневомісткого кремнію. Також досліджувався вплив попереднього нейтронного опромінення, кінцевої ультразвукової обробки та легування ізовалентними домішками Pb та Sn на дефектну структуру кристалів кремнію.

Дослідження проводились методом трикристальної дифрактометрії. В роботі зроблено порівняльний аналіз різних методів обчислення. Обробка дифрактометричних даних та обчислення параметрів дефектів проводився за допомогою спеціальної програми, яка була розроблена згідно побудованої методики. Для всіх зразків були обчислені радіуси і концентрації кластерів та дислокаційних петель. Побудовані залежності показника статичного Дебая-Валлера від температури термообробки. Для вивчення природи дефектів, були проведені вимірювання магнітної сприйнятливості кисневомістких кристалів кремнію. Усі результати порівнювались із прямими електронно-мікроскопічними даними.

1. Виконані в роботі удосконалення процесу зйомки дифрактометричних даних та зміни в програмах керування їх зчитуванням, дозволили автоматизувати ці процеси, підвищивши точність деяких важливих операцій одержання та розрахунку трикристальних рентгенівських дифрактограм, модернізувати дифрактометр, зробити його конструкцію відповідною до сучасних світових стандартів. Вперше зроблено аналіз різних методів обробки дифрактометричних даних, описано їх недоліки, межі використань та похибки вимірювань. Для збільшення експресності розрахунків було складено спеціальну програму на мові Delphi 7.0, яка дозволила проводити повний цикл обробки даних (від їх відкриття і побудови таблиць і до розрахунків параметрів розсіюючих рентгенівське випромінювання центрів). Проведено аналіз інтегральних інтенсивностей дифузних піків, спираючись на динамічну теорію В.Б. Молодкіна, встановлено фізичну природу відповідних їх змін з кутом відхилення зразка від бреггівського положення та на цій основі запропоновано методику розрахунків параметрів розсіюючих рентгенівське випромінювання центрів, яка дозволяє одночасно обчислювати радіуси та концентрації двох типів дефектів (кластерів та дислокаційних петель).

2. Вперше виконано порівняльний аналіз характеристик дефектів (їх концентрацій та розмірів) отриманих на базі рентгенографічних та прямих електронно-мікроскопічних досліджень. Встановлено, що трикристальну дифрактометрію найефективніше використовувати коли лінійні розміри розсіюючих рентгенівське випромінювання центрів знаходяться в діапазоні 10^-610^-4см. У цьому випадку розраховані за дифрактограмами параметри дефектів добре узгоджуються з одержаними електронно-мікроскопічними даними.

3. Вперше встановлено, виходячи із вимірювання статичного фактора Дебая-Валлера, зменшення внутрішніх напружень, які виникають після термообробки зразків при 900С в кристалах кремнію за рахунок генерації в них дислокаційних петель.

4. Вперше помічено, що попереднє нейтронне опромінення сприяє збільшенню радіусів кластерів та можливостей видавлювання ними дислокаційних петель. Радіаційні дефекти, як і передбачалось, призводять до збільшення статичного фактора Дебая-Валлера.

5. Знайшло експериментальне підтвердження припущення про вплив кінцевої ультразвукової обробки на додаткову генерацію дислокаційних петель, які зменшують внутрішні напруження, що виникають при кластеризації.

6. Дослідження легованих зразків показали, що домішки свинцю та олова сповільнюють процес преципітації кисню. Найбільший вплив спостерігається для зразків легованих свинцем, ковалентний радіус якого найбільший. Напруження, що виникають у цих зразках, перешкоджають збільшенню радіусу дефектів, на відміну від зразків, що леговані оловом.

7. Знайшло підтвердження припущення про те, що повторна термообробка призводить до збільшення концентрації дислокаційних петель відносно кластерів. Однак інколи висловлювана в літературі теза про утворення дислокаційних петель, як єдиного типу дефектів при відпалі кисневомістких кристалів Cz-Si в області температур вище 1000С, виявилося хибним.

8. Виявлено, що парамагнітні центри, пов’язані із генерацією ТД-ІІ, які утворюються у термообробленому кремнії, здатні взаємодіяти і при певних умовах можуть компенсуватися дислокаційними акцепторними центрами.

9. Проведені дослідження показали високу ефективність та експресність трикристальної дифрактометрії для діагностики дефектної структури в кристалах кремнію, про що свідчить кореляція отриманих результатів досліджень із літературними, у тому числі електронно-мікроскопічними даними.

Публікації автора:

Статті в наукових фахових виданнях:

1. Новиков М.М., Пацай Б.Д. Діагностика домішково-структурних комплексів в матеріалах напівпровідникової електроніки методами трикристальної рентгенівської дифрактометрії по Бреггу // НТШ.–2002. – Т. 5, С. 76-82.

2. Новиков М.М., Пацай Б.Д., Цмоць В.М., Павловський Ю.В. Дослідження змін магнітних і структурних характеристик кристалів кремнію внаслідок їх високотемпературної обробки // УФЖ. – 2003. – Т. 48, № 5. – С. 481-485.

3. Новиков Н.Н., Пацай Б.Д. Рентгеновские исследования параметров примесно-структурных комплексов прошедших термообработки кристаллах кремния // Металлофизика и новейшие технологии. – 2003. – Т. 25, № 2. – С. 257–268.

4. Новиков М.М., Пацай Б.Д. Вплив ізовалентних домішок свинцю та олова на дефектну структуру термооброблених кристалів кремнію // Металофізика та новітні технології. – 2004. – Т. 26, № 2.– С. 261–268.

Публікації в інших виданнях:

1. Новиков М.М., Оліховський С.Й., Пацай Б.Д., Теселько П.О. Діагностика домішково-структурних комплексів в матеріалах напівпровідникової електроніки методом трикристальної рентгенівської дифрактометрії по Бреггу // ІІІ міжнар. школа-конф. “Сучасні проблеми фізики напівпровідників”. – Дрогобич: 2001. – С. 28.

2. Novikov N.N., Patsay B. D., Tsmots V. M., Pavlovskiy Y.V. High temperature heart-treatment influence on structures and magnetic properties of silicon crystals. // International conference Proceedings “Physics of electronic materials”, -Kaluga: – 2002. – С.168-169.

3. Novikov N.N., Patsay B.D. X-ray diagnostic of heat-treated silicon monocrystals cluster-dislocation structure. // International conference Proceedings “Physics of electronic materials”, -Kaluga: – 2002. – С.188-189.

4. Новиков M.М., Пацай Б.Д. Вивчення природи парамагнітних центрів, які утворюються в кристалах Сz-n-Si після високотемпературної термообробки // Тези доповідей “Актуальні проблеми фізики напівпровідників.” – Дрогобич: – 2003. – С. 51-52.

5. Новиков M.М., Пацай Б.Д. Дефектоутворення кристалах кремнію з ізовалентними домішками Pb i Sn // Тези доповідей “Актуальні проблеми фізики напівпровідників.” – Дрогобич: – 2003. – С.50.

6. Новиков M.М., Пацай Б.Д. Цмоць В.М. Павловський Ю.В. Вплив високотемпературної обробки на структурні та магнітні зміни в кристалах кремнію. // ІІ Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-2. – Чернівці. – 2004.– С. 110-111.

7. Новиков M.М., Пацай Б.Д. Вплив ультразвукової обробки кристалів кремнію на процеси високотемпературного дефектоутворення. // ІІ Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-2. – Чернівці. – 2004.– С. 544.

8. Новиков M.М., Пацай Б.Д. Вплив ізовалентних домішок Pb та Sn на процеси високотемпературного розпаду твердого розчину кисню. // ІІ Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-2. – Чернівці. – 2004.– С. 554.