Wpływ defektów punktowych na zmianę parametrów sieciowych monokryształów krzemu i wybranych tlenków metali stosowanych w optoelektronice

Abstract

Kontrola obecności i sposoby regulacji różnych mikrodefektów, które wywołują lokalne zaburzenie w periodyczności sieci, jest niezwykle trudna zarówno z naukowego punktu widzenia jak i technologicznego. W kryształach zbliżonych do doskonałych nawet niewielkie ilości defektów punktowych lub ich klasterów wprowadzają efekty rozmiarowe, a także niejednorodności gęstości elektronowej. Tylko niektóre z metod dyfrakcyjnych są czułe na tak subtelne zmiany. Oprócz niezwykle skomplikowanej techniki interferometrii rentgenowskiej sprzężonej z interferometrem laserowym, tylko w przypadku metody Bonda - precyzyjnego pomiaru parametru sieciowego - można mówić o pomiarze bezwzględnym (absolutnym) zmian parametrów sieciowych. Metoda ta okazała się bardzo przydatną do badania odchyleń od stechiometrii i innych defektów strukturalnych wywołujących względne zmiany parametrów sieciowych rzędu hd/d = 10"6 (gdzie d - odległość międzypłaszczyznowa). Metoda Bonda jest metodą szybką, precyzyjną, ale równocześnie bardzo dokładną. Jej dokładność oparta jest na analizie, w oparciu o dynamiczną teorię rozpraszania, przesunięcia maksimum refleksu dyfrakcyjnego. Wymaga ona jednak niemal doskonałych monokryształów aby mogła być zastosowana. W związku z tym rodzi się wiele pytań dotyczących powiązania parametrów sieciowych monokryształów i defektów w nich występujących. Między innymi takie jak: w jaki sposób możliwe jest określenie różnic pomiędzy precyzją i dokładnością w tak subtelnych pomiarach, czym mogą być spowodowane niewielkie zmiany parametrów sieciowych, jak te zmiany zależą od rodzaju defektów i typu struktury badanych monokryształów. Celem pracy było zastosowanie metody Bonda do analizy subtelnych zmian parametrów sieciowych pod wpływem defektów w monokryształach stosowanych we współczesnej elektronice. Do badań wykorzystywano monokryształy o różnym stopniu zdefektowania poczynając od niemal idealnego bezdyslokacyjnego krzemu i krzemu domieszkowanego, a następnie skoncentrowano się na możliwościach identyfikowania defektów w typowych kryształach laserowych, takich jak niobian litu (LiNbCb) czysty i domieszkowany jonami ziem rzadkich, wanadian itrowy (YVC>4) - czysty i domieszkowany neodymem, oraz granaty itrowo gadolinowe (Y3AI5O12) domieszkowane iterbem.