Процессы формирования твердых растворов при легировании германия изовалентными примесями тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ6 ол

О ') ! На прапах рукописи

ЬОНДАРЕВ ЮРИЙ МАКСИМОВИЧ

УДК 546.2X9:54-165:541.8

ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНШ1 ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ ГЕРМАНИЯ ИЗОВАЛЕНТНЫМИ ПРИМЕСЯМИ.

Специальность 02.00.01-нсорганлческая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ВОРОНЕЖ - 1998

Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии Воронежского государственною университета

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор

Гончаров Е.Г.

Научный консультант - доктор флзико - математических наук,

профессор Ховив Л.М.

Официальные оппоненты: - доктор химических наук, профессор

Маршаков И.К.

- кандидат химических наук, доцент Назарснко И.Н.

Ведущая организация:

- Воронежский государственный технический университет

Защита диссертации состоится ••¡А" ¿9 1998г.

в " _" часов на заседании Специализированного Совета Д 063.48.05.

по химическим наукам при Воронежском государственном университете по адресу.394693, Воронеж., Университетская площадь, 1, ВГУ, химфак,ауд. N 439.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного угшвсрситста.

Автореферат разослан "

■ J - О!

_1998г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор химических наук, профессор

Селеменев В.Ф.

С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Твердые растворы являются одним из важных объекгов исследования современной неорганической химии. Считается, что юучелле твёрдых растворов методом построения кривых состав-свойство через интервалы концентраций 5-10 ат.% позволяет в полном объеме выявить Физико-химические закономерности системы, так как подразумевается непрерывное изменение свойств гомогенной системы от состава. Такой подход исключает возможность выяснения поведения системы вблизи чистых компонентов, когда содержание примеси варьируется в пределах одного атомного процента.

Однако при легировании полупроводников различными примесями были обнаружены аномальные свойства таких систем, не укладывающиеся в обычно принятые модели разбавленных растворов. Поэтому очевидна актуальность изучения твердых растворов при малых концентрациях легирующего компонента (до ~1ат.%), так как при этом вскрывается механизм формирования твердофазных систем с учетом кристаллохимической структуры элемента-растворителя, знание которого необходимо для получения воспроизводимых свойств полупроводников в процессах диффузии, эннтаксии, окисления и т.п.

В данной работе в качестве твердофазного растворителя использовали германий, который можно рассматривать как модельный материал с хорошо изученными физнко-химичсскщш и электрическими параметрами. Легирующими примесями были выбраны олово и кремний. Обе они изовалешны по отношению к германию, что позволяет исследовать процессы формирования твердых растворов, не усложненные зарядовыми явлениями. Кроме того, выбранные примеси обеспечивают изучение процесса легирования как примесью с большим (олово), так н с меньшим (кремний) атомными радиусами по отношению к исходной матрице.

В настоящее время не вызывает сомнения факт, что нрн определенном уровне легирования полупроводника примесыо доминирующую роль начинают играть собственные точечные дефекты комнонснта-растворнтсля. Поэтому особую актуальность приобретает проблема контролнруемоего дефектообразования при синтезе полупроводниковых материалов по причине сильной зависимости их основных элекрофизичсских свойств не только от содержания посторонних

примсссй, но и от степени совершенства крисгаллохнмического сгросния. 1Í связи с этим к совершенству структуры полупроводников предъявляются исключительно высокие требования. В большинстве случаев рсч1. идет не просто о получении монокристаллов данного материма, а монокристаллов, обладающих уникальными структурными характеристиками, очень остро ставится вопрос о равномерном распределении примеси и точечных дефектов в объеме монокристаллов.

Следует отметить, что до сих нор не выяснены концентрационные интервалы, в которых лрявляются "аномалыиле" свойств;) твердых растворов, и остается неясным механизм их возникновения. Поэтому в результате выполнения настоящей работы предполагалось определить концентрационные интервалы твердых растворов систем Ge-Sn и Ge-Si, в которых проявляются аномальные свойства и построить модель, позволяющую теоретически обосновать механизм возникновения аномальных свойств в изовалсшных твердых растворах на основе германия, учитывающую взаимное влияние на кристаллическую структуру твердого раствора как примесных атомов, так и собственных точечтшх дефектов матрицы.

Цель работы: исследование особенностей формирования твердых растворов вблизи чистого германия при его легировании изовалентными примесями; выяснение роли собственных точечных дефектов компонента-растворителя в процессах, приводящих к появлению экстремумов на изотермах свойств.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Сшггсзированы и выращены монокристаллы твердых растворов Ge i-xSnx и Ge |_xSix вблизи чистого германия с однородным распределением примеси.

2. Исследованы некоторые физико-химические и электрофизические свойства синтезированных твердых растворов и зафиксирован узкий концентрационный интервал в котором наблюдаются отклонения от монотонного характера зависимости состав-свойство.

3. Предложена модель формирования изовалентпых твердых растворов на основе германия, обладающих экстремальным» параметрами.

Научная новизна.

Определены концентрационные интервалы, в которых проявляются экстремумы (аномалии) на кривых состав-свойство твердых растворов систем Ge-Sn и Ge-Si. Впервые отмечено возрастание величины экстремума с увеличением температуры твердофазного очгжига. Предложена модель формирования разбавленных твердых растворов на основе германия, учитывающая взаимодействие примесных атомов и точечных дефектов компонента-растворителя, генерация которых стимулирована легирующей иримссыо.

Положения выносимые на защиту:

1. Крпсталлохимнчсская структура и ciioiicTua твердых растворов вблизи чистого германия, легированного изоиаястнммп примесями.

2. Механизм дефектообраэовапня u нзовалентних твердых растворах на основе германия, основанный на взаимном влиянии на кристаллическую структуру объектов как примесных атомов - источников упругих напряжений, так и собственных точечных дефектов (вакансии) германия.

3. Модель формирования разбавленных твердых растворов на основе германия, учитывающая влияние темиературно-концентрацноппого фактора на величину экстремумов кривых состав-свойство.

Практическая ценность.

Разработанная методика синтеза твердых растворов на основе германия, позволяет получать однородные монокристаллы с малым содержанием изовалептной примеси и совершенной кристаллохчмнческои структурой.

Предложенная в работе модель формирования разбавленных твердых растворов на основе германия создаст предпосылки для разработки общетеоретических положении прогнозирования свойств разбавленных твердых растворов с использованием широкого круга исследуемых материалов.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались iirt Координационных совещаниях но исследованию и применению с ил .ню в кремшш-гермашш: г.Тбштси-1986г., г.Баку -1988г., г.Ташкент-1991г.; па Всесоюзном совещании по прикладной кристаллохимии.' г. Воронеж-1986г.; на Шестой Всесоюзной конференции по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов: г.Москва- 1988г.; lia VII Всесоюзном совещании по физико-химическому анализу. г.Фрушс- 1988г.

Публикации. По основным результатам проведённых исследований опубликовано 12 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав основного текста, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация содержит страниц машинописного текста.рисунка.

таблиц, библиографический список, включающий источников на русском и иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ 1'ЛЬОТЫ

В нерпой главе рассмотрены имеющиеся в литературе экспериментальные и расчетные данные о концентрации собственных точечных дефектен, термодинамических параметрах их образования в чистых германии и кремнии, особенности дефектообразования в алмазоподобных полупроводниках при изовалситом легировании. Проанализированы возможные экспериментальные методы исследования дефектообразоаншя и полупроводниках, приводятся имеющиеся в литературе данные о физико-химических и электрофизических свойствах систем Ge-Si и Ge-Sil. Отмечается, что данные бинарные системы изучены не полностью, остается не до конца выясненной роль собственных точечных дефектов германия в процессах приводящих к возшжновению экстремумов на зависимостях слой сию-концентрация в области разбавленных твердых растворов и обоснована необходимость дополнительных исследований их в концентрационных областях, где itropoii компонент присутствует в столь малых концентрациях, что соответствующий твердый раствор является "разбавленным".

Вторая глава посвящена описанию методов синтеза твердых растворов и исследования нх физико-химических и электрофизических свойств, приводятся экспериментальные результаты изучения процессов формирования твердых растворов систем Ge-Sn и Ge-Si вблизи чистого германия.

На первом этапе исследований методом направленной кристаллизации выращивались монокристаллы переменного состава с начальным содержанием примеси 5aT.%Sn (для системы германий-олово) и 0,15ar.%Si (для системы германий-кремний). Исходя из теоретического распределения примеси вдоль выращенного монокристалла и результатов измерения физических параметров по длине слитка, был ориентировочно оценен концентрационный интервал, в котором происходит отклонение свойств твердого раствора от теоретически ожидаемого. Такая предварительная процедура позволила установить, что в системе гермашш-олово аномальные свойства проявляют твердые растворы в концентрационной области 0,1 - 0,3ar.%Sa, а в системе германий-кремний - и значительно более разбавленных растворах (содержание примеси порядка 0,05ат.%).

На втором этапе проводился синтез сплавов фиксированного состава. Непременным требованием, предъявляемым к образцам при исследовании свойств -их однородность по составу. С учетом этого, были выбраны два метода получении

образцов: 1) синтез образно» прямым сшшиюиисм компонентов с последующим закаливанием из расплат и 2) выращивание монокристаллов с использованием зонной плавки с последующим выравниванием распределения примеси вдоль выращенного слитка. Причем в концентрационной области обнаруженных аномалий сплавы готовили с шагом 0,01эт.%. При этом использовали метод синтеза с применением заранее приготовленной разбавленной шихты второго компонента (олова, кремния), что позволяло более строю воспроизодить задаваемый состав синтезируемых сплавов. Химический состав получаемых образцов определяли атомпо-эмиссионпым методом, который обладает пределом обнаружения примеси 10 "10 кг/л, что обеспечило необходимую погрешность химического анализа для конгролнроля состав получаемых образцов. Приготовленные образцы затем термообрабашвали, проводя длительный твердофазный отжиг при температурах, Слизких к плавлению, с последующим фиксированием высокотемпературного равновесия закаливанием.

Проведенные на этом этапе исследования подтвердили сделанное априори предположение об определяющей роли собственных точечных дефектов компонента-растворителя в формировании разбавленных твердых растворов на основе германия. Об этом свидегельстпуют полученные изотермы свойств па поли- и мопокристаллических образцах при различных температурах термической обработки. Экспериментальные результаты однозначно регистрируют появление экстремумов па кривых состав-свойство, свидетельствующих об определенных квазихимических процессах, протекающих при формировании разбавленных пзовалентных растворов на основе германия. 1) системе германий-олово на концентрационных зависимостях плотности, постоянной решетки, микротвердости, удельного сопротивления, термо-э.д.с., постоянной Холла были обнаружены аномальные "всплески" свойств (экстремумы), причем на всех изотермах концентрационные интервалы проявления аномалии совпадают в пределах погрешности при определении состава образцов. Экспериментальные результаты также регистрируют возрастание величины отклонения измеряемого параметра от монотошюго изменения с увеличением температуры твердофазного отжига (рис.1). Эта закономерность, впервые обнаруженная л настоящей работе, свидетельствует об участии в формировании твердого раствора собственных точечных дефектов (вакансий) германия, т.к. их концентрация экспоненциально растет с температурой отжига н соответственно увеличивается интенсивность квазихимического процесса взаимодействия дефектов с примесными атомами. Модель такого взаимодействия обсуждается и главе III настоящей работы.

р, Омм

0,04-

0,02

~аТ

0]2

0.3

а-1.% Бп

Рис.1 Концентрационная зависимость удельного сопротивления твёрдых растворов системы Ос-вп, тсрмообработанных при температурах: 1 -1200 К, 2 -1173 К, 3 -1123 К, 4-1073 К, 5-1023 К.

АК,ем'3

р, Ом м

0,1

0,05-

~п оГГ

-1ЮЧ -МО1? -но"

о',02

0,04 0,06 —» ат.% Ь)'

атЖ.Бп

Рис.2 Концентрационная зависимость удельного сопротивления твердых растворов системы Ос-51,термообра ■ ботанных при Т—1188К.

Рис.3 Зависимость от состава концентрации преобладающих дефекта! в твёрдых растворах системы ве-вн, термообработанных при 1=1173К,

Приведенные на рие.1-2 изотермы удельного сопротивления позволяют сопоставить концентрационные интервалы появления экстремумов с размерами атомов матрицы (германия) и легирующей примеси. Легирование германия примесью с большим атомным радиусом (оловом) приводит к появлению аномалий » области относительно высоких кописпградпй пгорого компонента (0,15-0,25ат.%), тогда как в системе германий-кремний (гя^гос) аномалии проявляются при содержании кремния всего ~0,04ат.%.

Изотермы других параметров твердых растворов (плотности, параметра элементарной ячейки, и др.) имеют аналогичный характер, проявляющийся в образовании экстремумов на кривых состав-свойство. Их появление на всех изотермах структурночувствнтельных параметров твердого раствора объективно свидетельствует об образовании значительной концентрации вакансии в решетке германия, стимулированных деформационным влиянием примеси.

Влияние криеталлохимической структуры на формирование твердых растворов прослеживается 1! количестве проходов зоны при зонном выравнивании примеси в монокристаллах твердых растнорои системы (¡с-8п, необходимом для ее равномерного распределения. Так, практически для всех составов твердых растворов равномерное распределение примеси в кристалле достигалось только после шести проходов расплавленной зоны в противоположных направлениях. В то же время, при тех же условиях зонного выравнивания образцы составов 0,15-0,25ат.%8п формировались достаточно однородными уже после четырех таких проходов, о чем свидетельствовали неизменные (в пределах погрешности измерения) значения удельного сопротивления, измеренные вдоль направления роста кристаллов.

Интересно отмстить, что дня этих же составов было характерно отсутствие прнмсси свободного олова в выращенных кристаллах твёрдого раствора. Проведённые измерения температурной зависимости внутреннего трепня твердых растворов системы Ое-Яп показали, что только при определённом соотношении германия и олова (а именно при содержании олова 0,15 - 0,25ат.%8п) вся примесь входит в кристаллическую решётку, образуя гомогенный твёрдый раствор.

Особый интерес для полупроводникового материаловедения представляют полученные в настоящей работе результаты но выращиванию монокристаллов твердых растворов с пониженной плотностью дислокаций. Легирование германия изовалентной примесью (оловом) до определенных концентраций позволило снизить плотность дислокаций и твердом растворе примерно на порядок: с 4 102 до 5 ТО'см "2. Кроме того, выявлена связь уменьшения плотности дислокации с ростом температуры термообработки сплавов. 5>гот факт также является

подтверждением нрнмесно-вакансиопного механизма формирования разбавленных твердых растворов на основе полупроводников. Таким образом, легирование изовалентной примесыо дай возможность пол у чаи, малодислокационные кристаллы без специальных аппаратурных приемов, что делает этот метод весьма перспективным.

В третьей главе приведены результаты термодинамического анализа процесса дефектообразования в системе Gc-Sn. Известно, что в деформированном кристалле энергетическое состояние дефектов под действием поля упругих деформаций меняется. Изменение энтальпии образования вакансии при этом равно энерпги взаимодействия дефекта с нолем упругих деформации (Ali ю ), которая пропорциональна концентрации дефектов.

Относительное изменение концентрации дефек гои и деформированном (за счет введения примеси) кристалле по сравнении) с чистым германием будег;

ХУХу = ехр|-( ЛЕ 10/кТ)1, (1)

где X V -концентрации дефектов в деформированном кристалле, a Xv -концентрации дефектов в кристалле без влияния деформации. Из этого соотношения следуег, что при ДЕ„,< 0 (деформация сжатия приводит к уменьшению энтальпии образования вакансий) концентрация вакансий в твердом растворе будег возрастать, причем дополнительная генерация дефектов будет зависеть от абсолютной величины ЛЕ. Значение AEIt, пропорционально количеству введенной примеси; следовательно в определенном концентрационном отрезке общая концентрация вакансий может резко возрасти до значении, влияющих на природу формирования твердого раствора.

Учитывая весь комплекс экспериментальных результатов, можно предположить следующий механизм формирования разбавленного твердого раствора на основе германия. На начальном концентрационном участке легирования (до ~0,15aT%Sn) происходит' образование неупорядоченного твердого раствора, при котором атомы олова могуг с раиной вероятностью как замещать атомы германии в узлах, гак и встраиваться в междоузлии (размеры узлов и междоузлий в решетке германия соизмеримы). Значительная разница в радиусах атомов германия и олова создаст в кристалле ноле упрушх деформаций, которое уменьшает энтальпию образования вакансий и вызывает их дополнительную генерацию Это приводит к росту удельного сопротивления (рис.1), благодаря увеличению концентрации центров рассеяния носителей тока. Постепенное накопление дефектов (вакансий и примесных атомов) приводит к их сближению и

при достижении критического расстояния между дефектами, становится вероятным их взаимодействие между собой с образованием нейтральных дефектов, например:

1 + V ' с,с + 1»' о Б» *г.с . (2)

Таким образом происходит "залечивание" вакансийгермания, что соответствует уменыденшо удельного сопротивления (рлс.1). Следует отмстить, что цикл: накопление дефектов с последующим их взаимодействием между собой протекает в достаточно узком интервале концентраций (0,15-0,20ат.%8п), что характеризует Ква1Ггову/о природу этого процесса.

Из графика (рис.1) видно, что полный цикл генерация дефектов - их взаимодействие повторяется дважды, причем оба "всплеска" следуют непосредственно друг за другом в сопоставимых конпепфашюнпых областях (0,15-0,20 и 0,20-0,25ат.%8п). Очевидно, что оба экстремума связаны с областью формирования твердых растворов, где участие собственных точечных дефектов германия является определяющим.

Как уже отмечалось, абсолютная величина экстремумов па кривых состав-свойство растет с температурой твердофазного отжига (рис.1). 2>га закономерность может быть объяснена экспоненциальным ростом концентрации дефектов в твердом растворе при повышении температуры. Как показали измерения электрофизических параметров, основной вклад в увеличение удельного сопротивления образцов вносят генерируемые вакансии, являющиеся центрами рассеяния тока. При этом концентрация носителей тока изменяется мало. Поскольку концентрация

носителей в "аномальных" образцах с ростом температуры остаётся практически постоянной величиной, то переменном величиной в зависимости р = (епд)"' может быть только подвижность. Последняя уменьшается с температурой за счет роста концентрации рассеивающих центров. ':>ю обстоятельство дает возможность провести оценочный расчет энтальпии образования вакансий, стимулированных присутствием примеси (олова), из температурной зависимости удельного сопротивления. В литерале концентраций легирующей примеси, где происходит интенсивная генерация дефектов, можно предположить, что удельное сопротивление аддитивно относительно концентрации дефектов. Тогда, измеряя удельное сопротивление образцов твердого раствора (например, состава (),17лт"А8п), закаленных от разных температур и построив зависимость 1пЛр=Д1/Г), можно получить энтальпию образования генерируемых вакансий. Как показали расчеты, эта величина оказалась равной 1.3 эН. Из литературных данных известно, что энтальпия образования собственных вакансий в чистом

германии составляет ~ 2,0 эВ. Отсюда следует рост концентрации дополнительных вакансий за счет уменьшения энталыши их образовании.

Выдвинутую модель подтверждает также характер концентрационных зависимостей микротвсрдости, термо-о.д.с. и плотности дислокаций. На всех кривых прослеживается появление минимумов в области 0,15-0,25ат.%8ц, что является свидетельством происходящих в системе процессов генерации дефектов при образовании изовалентного твердого раствора. Комплексное прецизионное измерение плотности и периода решетки тпердых растворов позволило получить дополшггельпую информацию о протекающих процессах формирования твердых растворов. Гак, если в кристалле существуют несколько типов дефектен, то знание величины плотности н периода решетки позволяет рассчитать концентрацию домшшрующих дс(1)ектов (межузельных атомов иримсси или вакансий в матрице растворителя) в той или шюи концентрационной области твердых растворов. Расчет изменения концентрации дефектов в связи с появлением примеси обычно проводится по уравнению:

АЫ= Ас! -Ы0 -М + ЗДа- К0- с! а -М -1 - С ,„,.(М ,ф. - М)- М , (3)

1ДО С пр.- концентрация введенной примеси, Мпр. и М -молярные массы примеси и исходного вещества, а АС и Да - изменение плотности и параметра решетки исходного вещества, обусловленное введением примеси. Из формулы видаю, что смена знака АМ свидетельствует о смене доминирующего типа дефектов в зшрдом растворе: отрицательный знак АЫ соответствует взкансионному механизму дефектообраложшля, а положительны» - появлению примесных атомов в междоузлиях.

Как видно из рис.3 процессы дефсктообразоиания в твердых растворах на основе германия не приводят к смене знака АМ В области концентраций до 0,17ат.%Ьн АЫ имеет отрицательный знак, что свидетельствует о вакансионном характере процесса, причем абсоллхтная величина АИ растет, что соответствует росту концентрации вакансий. Начиная с х=0,17ат.%8п, происходит интенсивный цроцесс образования центральных дефектов, что приводит к уменьшению абсолютной величины АЫ, причем максимум на кривой р=Дх) (рис.1) соответствует максимальной концентрации вакансии (минимум на рис.З). При "залечщшпш" вакансий, сопротивление образцов уменьшается, что отражается на рис.З стремлением AN к нулевому значению. Следует отметить, что на графике Д>М(х) также проявляются оба цикла шшряжсннс-рслаксация, характерные для кривых состав-свойство.

Ирм дальнейшем легировании германия слоном (больше 0,3 ат.%), происходит обычное статистическое замещение атомов германия олодам без определяющего шшяпия собственных точечных дефектов матрицы, что и отражает монотонный (без "всплесков") характер изменения свойств.

В системе германий-крем ни и также были зарегистрированы аномалии свойств твердых растворов вблизи чистого германия. Как видно из графика концентрационной зависимости удельного сопротивления (рис.2) в области составов до 0,1 ат.% Si происходит резкое возрастание эзого параметра с максимумом при ~0,04 ат.% Si. На этом кривой также можно предположить существование двух повторяющихся друг за другом "всплесков" сопротивления, но из-за очень узкого интервала концентраций, в котором проявляются аномалии, разделить эти пики экспериментально чрезвычайно трудно.

При сравнении двух систем ( германий-олово и германий-кремний ) прежде iscero следусг отмегигь различный интервал концентраций, в котором проявляются аномалии. Легирование германия мрнмссыо с большим атомным радиусом (оловом) приводит к появлению аномалий в области относительно высоких концентраций второго компонента (0,15- 0,25ат.%), тогда как в системе германий-кремний аномалии проявляются при содержании кремния всего ~0,04ат.%. Можно предположить, что концентрационный интервал проявлещш аномалий спязан со знаком напряжений, вводимых лримесыо в структуру компонента-растворителя. 13 первом случае при г sn /г t-lC >1, встраивание в решетку германия больших атомов олова создает в кристалле сильные напряжения сжатия, приводящие к генерации значительного количества дополнительных вакансий, a во втором, когда г s, A Gc появление в решетке примесных атомов меньших размеров понижает концентрацию генерированных точечных дефектов, что смещает область появления аномалий и сторону меньших концентраций примеси (сотые доли процента) по сравнению с системой германий-олово (десятые доли процента).

Природа дефектообра:«)1И1Шя в системе Ос- Si д;1лско не выяснена, она требует больших экспериментальных усилий, связанных с трудностью преодоления кинстичсских затруднений при формировании гомогенного твердого раствора. Однако полученные результаты подтверждают общность явления образования аномалий при формировании разбавленных твердых растворов па основе германия.

ВЫВОДЫ.

1. Разработанная методика направленного синтеза твердых растворов на ocnoise германия, учитывающая кристаллохимичсскис особенности разбавленных лзовалентных твердых растворов, а также условия их кристаллизации л зависимости от состава и режимов термической обработки, обеспечила в моно-и полпкрпсталлических образцах высокую степень однородности и минимальную плотность дислокации, что дало возможность провести прецизионные исследования их фнзнко-химичсских и электрофизических свойств.

2. При исследовании фичцко-хпмнческнх свойств (нлотности, постоянной репклки, микро твердости, микроструктуры) и электрофизических параметров (удельного сопротивления, термо-у.д.е., постоянной Холла) в системах германий-олово и германий-кремний установлены области твердых растворов вблизи чистого германия, обладающие аномальными свойствами, которые проявляются в виде экстремумов ira кривых состав-свойство.

3. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено соответствие между уровнем легирования, знаком напряжений, вводимых примесью в структуру компонента - растворителя с концентрационными интервалами, и которых проявляют аномальные свойства твердые растворы на основе германия. Показано, что при легировании германия примесью , с большим атомным радиусом - оловом 0'Sn/rOe аномалии свойств разбавленных твердых растворов прошшпотся в концентрационном интервале 0,15 - 0,25ат.% примеси, а при легировании примесью с меньшим томным радиусом-кремнием (rsi /г cîc < этог интервал составляет 0,03 - 0,08ат.%.

4. Предложенная модель формирования твердого раствора при легировании германия шовалептными примесями, дозволила обьяспить механизм воапикновкешш аномальных свойств взаимодействием примесных атомов с генерированными ими вакансиями. 5>гот квазнхпмпчсскин процесс взаимодействия разного сорта дефектов в твердом растворе протекает при достижении определенного (критического) расстояния между вакансиями матрицы п примесными атомами, когда их концентрации становятся соизмеримыми. С ростом температуры термической обработки твердого раствора, интенсивность квазихимических процессов увеличивается.

Основное содержание диссертации опубликовано н работах:

1. Гончаров Е.Г., Бондарев Ю.М., Угай Я.Л. Лпомалкн свойств твердых растворов Сс х Si i_x 0 вблизи чисшх компонентов //В еб. Теория и практика физнко-хлмческих пропееов в микрозлекзропнкс.-Воропсж: Изд. ВГУ. 1986.-С.155-163.

2. Угай Я.Л., Бондарев Ю.М., Гончаров Li.Г. Свойства твердых растворов системы Oe-Si вблизи чистого германия // VI координационное совещание но исследованию и применению сплавов кремнии-германии: Тсз.докл. -Тбилиси. 1986. -С.96-97.

3. Угай Я.Л., Бондарев Ю.М., Гончаров Е.Г., Самойлов Л.М. Структура и свойства твердых растворов Ge-Si вблизи чистого германия // Бсесоюз. совет. по прикладной кристаллохимии: Тез. докл.-Воропеж: Изд. ИМИ. 1986.-С.27.

4. Утаи Я.Л., Бондарев [О.М, Гончаров Ь.Г., Ховив Л.М. Твердые растворы системы Ge-Si вблизи чистого германия// Изв.ЛН СССР. Неоргап. Материалы. -1987. -T.23.N12. -С.1945-1947.

5. Угай Я.Л., Бондарев Ю.М., Гончаров Е.Г. Сгроспне п свойств;) твердых растворов в системах полупроводник (кремний,терманий) легирующий компонент// Шестая Всесоюзная конференция по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов: Тез. докл. -М.:Наука. 1988. -С.47-48.

6. Угай Я.Д., Бондарев Ю.М., Гончаров Е.Г. Физико-химический анализ полупроводниковых твердых растворов германий-кремний // VU Всесоюзное совещание но физико-химическому анализу: Тез. докл.-Фрунзс-.Илим. 1988.-С.437-438.

7. Угай Я.Л., Бондарев 10.М., Гончаров Ц.Г., Ховив Л.М. Получение однородных кристаллов твердых растворов Ос , Si j.x вблизи чистого германия // VII координационное совещание по исследованию и применению сплавов кремний-германий: Тез. докд.-Баку. 1988.-С.48.

8. Бондарев Ю.М., Гончаров Е.Г., Ярославцсв Н.П. Процессы кристаллизации разбавленных твердых растворов в системах кремний-германий и германий-олово// VU1 координационное совещание но исследованию и применению сплавов кремний-германий: Тез. докл. -Ташкент: ФАН. 1991.-С.7.

9. Goneharov li.CJ., Bondarcv .Iti.M., and (Jgai Ja.A. Hig.li temperature structural transformation ou Gc-Si and Ge-Sn systems // The tenth Int. IConf. on cristal grovvtli. -San Diego. СЛ. USA.-C. 1992,-(>.78.

10. Goneharov B.G., Bondarcv Ju.M., Danilova li.V. The role of the delect eneiatiou in the process of the solid solution limitation based on germanium being alloyed by

sovalcnsy impurities // Teoluüsche Universitär. Int. Symp. -Haiuburg-Haibuig.-B. 1994. -P.1579-1584.

11. Danilova E.V., Goncharov E.G., Honclarev /u.M. Herstellung von cliemi clien Verbindungen. in Ge-Sn nicht weit von reinen Komponenten// Veitrag bei Bunscngcscllschall. -Berlin. 1994. -S. 112-114.

12. Danilova E.V., Goncharov E.G., Bondarcv Ju.M The anomalous propertic of the systems with different types of chemical bonding, near the pure components // Defect and Impurity Engineered Semiconductors and Devices; hit. Symp. -San Francisco. CA. USA.-B. 1995. -1V59-62.