TEM observations of dislocation motion in polycrystalline silicon during in situ straining in the high voltage electron microscope

Abstract

In situ measurements of the dislocation mobility in polycrystalline silicon are carried out in a 1000 kV high voltage electron microscope (HVEM) using a heating-straining stage at temperatures between 530 and 780 °C. Most of the dislocations are found to move in the (111) [101] glide system. The effective shear stress (between 10 and 80 MPa) is determined from video recordings by analysing the radius of curvature of dislocation segments fixed at pinning points. Dislocation velocities of different dislocation types are averaged. The stress exponent m = 1.6 ± 0.2 and the activation energy E = (1.6 ± 0.3) eV of dislocation glide are determined from the measured data. The results are discussed in comparison to parameters of monocrystalline material. Die Beweglichkeit von Versetzungen in polykristallinem Silizium wird durch in-situ Messungen in einem 1000 kV Hochstspannungselektronenmikroskop (HVEM) unter Benutzung eines Heiz-Dehnti-sches bei Temperaturen zwischen 530 und 780 °C bestimmt. Die meisten Versetzungen bewegen sich im (111) [101] Gleitsystem. Die effektive Fließspannung (zwischen 10 und 80 MPa) wird aus Videoaufnahmen durch Analyse des Kriimmungsradius von Versetzungssegmenten bestimmt, die kurzzeitig an Gleithindernissen fixiert waren. Die Versetzungsgeschwindigkeiten werden über die verschiedenen Versetzungstypen gemittelt. Aus den gemessenen Daten ergibt sich ein Spannungsexponent von m = 1,6 ± 0,2 und eine Aktivierungsenergie für die Versetzungsbewegung von E = (1,6 ± 0,3) eV. Die Ergebnisse werden im Vergleich zu Literaturdaten von einkristallinem Material diskutiert.