Carrier injection enhanced dislocation glide in silicon

Abstract

In situ observations of dislocation motion in solar-grade polycrystalline silicon are performed in a high-voltage electron microscope. Compared to previous measurements in single-crystal silicon the dislocation velocities are found to be enhanced, which may be due to a recombination enhancement owing to the excess carriers created by the electron beam. A detailed analysis reveals that the migration barrier was reduced by about 0.6 eV, which is consistent with earlier measurements proving the dislocation mobility to be enhanced by near bandgap illumination. However, while the so-called photoplastic effect was observed only at temperatures below 450°C, here the cathodo-plastic effect is evident up to 690°C. It is proposed that the recombination enhancement of the dislocation motion is caused by recombination-assisted kink formation rather than by recombination-enhanced kink migration. In polykristallinem Silizium für die Solarzellenherstellung werden in-situ-Beobachtungen der Versetzungsbewegung im Höchstspannungselektronenmikroskop durchgeführt. Die Versetzungen bewegen sich mit höherer Geschwindigkeit als in einkristallinem Silizium. Dieser Effekt wird der Beschleunigung infolge Rekombination der Überschußladungsträger, die durch den Elektronenstrahl erzeugt werden, zugeschrieben. Eine detailierte Analyse zeigt, daß die Aktivierungsenergie um etwa 0,6 eV reduziert wird. Dieser Wert steht im Einklang mit früheren Messungen der Beschleunigung der Versetzungsbewegung durch Licht nahe der Bandlücke. Während dieser photoplastische Effekt nur bei Temperaturen unterhalb von 450°C beobachtet werden konnte, wird hier der kathodoplastische Effekt bis zu 690°C nachgewiesen. Es wird vorgeschlagen, daß mehr die Kinkenbildung durch Rekombination unterstützt wird als die Kinkenbewegung.