Velocities of screw and 60° dislocations in n- and p-type silicon

Abstract

The velocities of screw and 60° dislocations in silicon are measured for temperatures ranging from 520 to 800 °C and stresses ranging from 4 to 30 MNm−2 and for various concentrations of phosphorous or boron atoms. n-doping results in an increase of the velocities of screw and 60° dislocations. In moderately p-doped Si, no clear effect is observed for screw dislocations while the velocities of 60° dislocations are slightly lower than in intrinsic Si. The effect of doping on the dislocation velocity is discussed mainly in terms of Haasen's calculation of the influence of the electrical charge carried by the dislocation on the formation of a double kink. In the case of 60° dislocations, the model fairly describes the measurements in heavily doped Si (≈ 1019 atoms cm−3) but underestimates the effect observed at moderate levels of doping. Les vitesses des dislocations vis et à 60° dans le silicium ont été mesurées en fonction de la température de 520 à 800 °C et de la contrainte de 4 à 30 MNm−2, pour différentes concentrations en phosphore ou en bore. Le dopage n provoque une augmentation des vitesses aussi bien pour les dislocations vis que pour les dislocations à 60°. Dans le silicium de type p, pour des dopages pas trop élevés, aucun effet n'a été clairement observé pour les dislocations vis, mais les vitesses des dislocations à 60° sont légèrement inférieures à celles mesurées dans le silicium intrinsèque. L'influence du dopage sur la vitesse des dislocations est discutée principalement à l'aide du modèle de Haasen, qui calcule l'influence de la charge électrique portée par la dislocation sur la formation des doubles décrochements. Dans le cas des dislocations à 60°, le modèle rend bien compte des mesures effectuées dans du silicium fortement dopé (≈ 1019 atomes cm−3) et sous estime l'effet observé pour des dopages plus faibles.