Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію
Виявлено особливості в динамічній поведінці дислокацій, які проявляються при самостійній дії рентгенівського випромінювання, а також при комбінованому (рентгенівському і магнітному) впливі на кристали кремнію. Встановлені зміни в мікропластичних характеристиках кристалів кремнію аналізуються з точки...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49490 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, О.М. Кріт, Д.В. Калініченко, А.М. Курилюк, С.М. Науменко // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 71-74. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-49490 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-494902013-09-20T03:05:54Z Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію Макара, В.А. Стебленко, Л.П. Кріт, О.М. Калініченко, Д.В. Курилюк, А.М. Науменко, С.М. Фізика Виявлено особливості в динамічній поведінці дислокацій, які проявляються при самостійній дії рентгенівського випромінювання, а також при комбінованому (рентгенівському і магнітному) впливі на кристали кремнію. Встановлені зміни в мікропластичних характеристиках кристалів кремнію аналізуються з точки зору стимулювання рентгенівською та магнітною дією міждефектних перетворень. Выявлены особенности в динамическом поведении дислокаций, которые проявляются при самостоятельном действии рентгеновского излучения, а также при комбинированном (рентгеновском и магнитном) влиянии на кристаллы кремния. Установленные изменения в микропластических характеристиках кристаллов кремния анализируются с точки зрения стимулирования рентгеновским и магнитным действием междефектных превращений. The dynamic behavior of dislocations under the influence of X-ray radiation and the combined (X-ray + magnetic field) influence on silicon crystals is investigated. The changes in microplastic characteristics of silicon crystals are analyzed under the assumption of interdefect transformations. 2012 Article Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, О.М. Кріт, Д.В. Калініченко, А.М. Курилюк, С.М. Науменко // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 71-74. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49490 548.4;548.0:539.3.8 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Фізика Фізика |
| spellingShingle |
Фізика Фізика Макара, В.А. Стебленко, Л.П. Кріт, О.М. Калініченко, Д.В. Курилюк, А.М. Науменко, С.М. Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію Доповіді НАН України |
| description |
Виявлено особливості в динамічній поведінці дислокацій, які проявляються при самостійній дії рентгенівського випромінювання, а також при комбінованому (рентгенівському і магнітному) впливі на кристали кремнію. Встановлені зміни в мікропластичних характеристиках кристалів кремнію аналізуються з точки зору стимулювання рентгенівською та магнітною дією міждефектних перетворень. |
| format |
Article |
| author |
Макара, В.А. Стебленко, Л.П. Кріт, О.М. Калініченко, Д.В. Курилюк, А.М. Науменко, С.М. |
| author_facet |
Макара, В.А. Стебленко, Л.П. Кріт, О.М. Калініченко, Д.В. Курилюк, А.М. Науменко, С.М. |
| author_sort |
Макара, В.А. |
| title |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| title_short |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| title_full |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| title_fullStr |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| title_full_unstemmed |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| title_sort |
обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Фізика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49490 |
| citation_txt |
Обумовлені дією рентгенівського випромінювання та магнітного поля особливості динамічної поведінки дислокацій у кристалах кремнію / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, О.М. Кріт, Д.В. Калініченко, А.М. Курилюк, С.М. Науменко // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 71-74. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT makarava obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû AT steblenkolp obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû AT krítom obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû AT kalíníčenkodv obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû AT kurilûkam obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû AT naumenkosm obumovlenídíêûrentgenívsʹkogovipromínûvannâtamagnítnogopolâosoblivostídinamíčnoípovedínkidislokacíjukristalahkremníû |
| first_indexed |
2025-07-04T10:37:15Z |
| last_indexed |
2025-07-04T10:37:15Z |
| _version_ |
1836712561234411520 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
4 • 2012
ФIЗИКА
УДК 548.4;548.0:539.3.8
© 2012
Член-кореспондент НАН України В. А. Макара, Л. П. Стебленко,
О.М. Крiт, Д.В. Калiнiченко, А. М. Курилюк, С. М. Науменко
Обумовленi дiєю рентгенiвського випромiнювання
та магнiтного поля особливостi динамiчної поведiнки
дислокацiй у кристалах кремнiю
Виявлено особливостi в динамiчнiй поведiнцi дислокацiй, якi проявляються при само-
стiйнiй дiї рентгенiвського випромiнювання, а також при комбiнованому (рентгенiв-
ському i магнiтному) впливi на кристали кремнiю. Встановленi змiни в мiкропластич-
них характеристиках кристалiв кремнiю аналiзуються з точки зору стимулювання
рентгенiвською та магнiтною дiєю мiждефектних перетворень.
Вивчення взаємозв’язку мiж дiєю полiв зовнiшнього впливу i змiною властивостей крем-
нiю є актуальним як для розумiння процесiв структурної релаксацiї в напiвпровiдникових
матерiалах, так i з точки зору модифiкацiї їх властивостей. Традицiйними залишаються
дослiдження властивостей напiвпровiдникових кристалiв кремнiю при дiї радiацiйного ви-
промiнювання [1–3]. Останнiм часом особливий iнтерес викликає можливiсть модифiкацiї
структури i змiни властивостей кремнiю завдяки впливу магнiтних полiв [4–7].
Увагу науковцiв привертають також питання, пов’язанi з вивченням структури та
структурно-залежних властивостей слабомагнiтних матерiалiв, зокрема, напiвпровiднико-
вих кристалiв при комбiнованих видах зовнiшнього впливу (магнiтного та радiацiйно-
го) [5, 6, 8], оскiльки саме в таких умовах часто функцiонують прилади, виготовленi на
основi напiвпровiдникових структур.
Дослiдницькi завдання в цьому напрямi на сьогоднi остаточно не вирiшенi. У зв’язку
з цим метою даної роботи було вивчення змiн мiкропластичних характеристик кремнiю,
зумовлених самостiйним рентгенiвським впливом та комбiнованим впливом рентгенiвського
опромiнення та магнiтного поля.
Вiдгуком на змiну мiкропластичних характеристик була величина середнього пробiгу
дислокацiй при дiї фiксованої температури та фiксованої зовнiшньої напруги в процесi
пластичного деформування кристалiв. Використане в роботi рентгенiвське випромiнюва-
ння було низькоенергетичним (енергiя Cukα лiнiї становила W = 8 кеВ) i малодозовим
(D = 10
2 Гр). Магнiтна обробка (МО) зразкiв кремнiю здiйснювалася шляхом витримки
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 71
Рис. 1. Залежнiсть величини пробiгiв дислокацiй у кристалах кремнiю p-типу залежно вiд часу дiї меха-
нiчного напруження σ = 79,4 МПа: 1 — зразки Si, якi пройшли магнiтну обробку в постiйному магнiтному
полi (B = 0,17 Тл, tмо = 7 дiб) [7]; 2 — вихiднi (контрольнi) зразки Si; 3 — зразки кремнiю, якi пройшли
комбiновану обробку типу МО + РО та типу РО + МО (D = 0,3 · 10
2 Гр, B = 0,17 Тл, tмо = 7 дiб); 4 —
зразки кремнiю, якi пройшли самостiйну рентгенiвську обробку (D = 0,1 · 10
2 Гр); 5 — зразки Si, якi
пройшли самостiйну рентгенiвську обробку (D = 0,3 · 10
2 Гр)
зразкiв у слабкому постiйному магнiтному полi з iндукцiєю B = 0,17 Тл протягом 7 дiб.
Рентгенiвську обробку (РО) з МО комбiнували у послiдовностi РО + МО та у зворотнiй
послiдовностi МО + РО.
Проведенi експериментальнi дослiдження дозволили встановити певнi закономiрностi
в поведiнцi дислокацiй при самостiйнiй та комбiнованiй дiї використаних у роботi зовнiшнiх
факторiв впливу (рис. 1).
Як видно з рис. 1, самостiйна рентгенiвська обробка дислокацiйних кристалiв кремнiю
призводить до збiльшення пробiгiв, а отже, i швидкостi руху дислокацiй порiвняно з кон-
трольними дислокацiйними зразками, якi не пiддавалися дiї рентгенiвського опромiнен-
ня. У середньому величина пробiгiв дислокацiй пiд дiєю рентгенiвського випромiнювання
зростала в 3–4 рази. При цьому ефект збiльшення пробiгiв посилювався при збiльшеннi
поглинутої дози випромiнювання. Таким чином, дiя низькоенергетичного рентгенiвсько-
го випромiнювання на кристали кремнiю супроводжується появою в них радiацiйно-плас-
тичного ефекту (РПЕ). Комбiнована обробка, незалежно вiд її послiдовностi, якоюсь мiрою
нiвелювала ефект самостiйного рентгенiвського впливу i самостiйного магнiтного впливу
(дослiдженого в [7]) i приводила до появи деякого нового за величиною ефекту. Коротко
зупинимося на фiзичних механiзмах, якi лежать в основi виявлених ефектiв змiни дина-
мiчної поведiнки дислокацiй.
Збiльшення пробiгiв дислокацiй, якi спостерiгаються при самостiйнiй РО, може бути по-
в’язано зi змiною фiзичного механiзму, який контролює перемiщення дислокацiй. На нашу
думку, у дислокацiйних зразках кремнiю, якi пiддавалися рентгенiвськiй обробцi, за ра-
хунок дифузiйного притоку радiацiйних дефектiв (РД) до дислокацiй, дислокацiї можуть
перемiщатися не тiльки консервативним шляхом ковзання, властивим контрольним зраз-
кам кремнiю, а й додатковим неконсервативним шляхом переповзання [9]. Цей механiзм
руху дислокацiй видається цiлком можливим, якщо зважати на iстотне зростання швид-
костi дислокацiй в опромiнених рентгеном кристалах.
72 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №4
Рис. 2. Температурна залежнiсть магнiтного моменту зразкiв Si: 1 — зразок Si без дислокацiй, вiдпалений
при 700 ◦С, σ = 0 МПа, час вiдпалу — t = 30 хв; 2 — зразок Si з дислокацiями, деформований при 700 ◦С,
σ = 79,4 МПа, час деформування t = 30 хв; 3 — внесок у магнiтний момент, який утворився в результатi
пластичної деформацiї
З нашої точки зору, у дислокацiйних кристалах кремнiю, якi пройшли комбiновану
обробку типу МО + РО або типу РО + МО, можуть протiкати мiждефектнi твердотiль-
нi реакцiї, в яких беруть участь радiацiйнi дефекти (вакансiї та мiжвузловi атоми), а також
дефекти, утворенi в результатi магнiтної дiї — киснево-вакансiйнi комплекси, вiдомi як
A-подiбнi дефекти [4]. Цей процес супроводжується зменшенням кiлькостi РД, якi поряд
з A-подiбними дефектами формують новi комплекси точкових дефектiв. Зменшення кiль-
костi РД призводить до зменшення обумовленої нерiвноважною концентрацiєю радiацiйних
дефектiв пружної сили, яка зазвичай сприяє переповзанню дислокацiї [9]. А це, в свою
чергу, викликає зменшення швидкостi руху дислокацiй при комбiнованих обробках. От-
же, залучення до РО додаткової МО “гасить” РПЕ, який спостерiгається при самостiйнiй
РО. З iншого боку, додаткова РО збiльшує величину магнiтопластичного ефекту (МПЕ),
отриманого при самостiйнiй МО [7]. Це може бути пов’язане з наступним. У роботах [5, 6]
обговорюються можливi стимульованi магнiтним полем спiн-залежнi процеси в кристалах,
якi вiдбуваються мiж парамагнiтними центрами, локалiзованими в ядрi дислокацiї, i цент-
рами у виглядi точкових дефектiв, що виникають в результатi рiзноманiтних обробок.
Одержанi в данiй роботi з залученням надпровiдного квантового iнтерференцiйного маг-
нетометра результати (рис. 2) вказують на те, що наявнiсть дислокацiй призводить до змен-
шення магнiтного моменту, а отже, до зменшення магнiтної сприйнятливостi кристалiв Si.
А це, в свою чергу, означає, що пластична деформацiя призводить до появи додаткового
парамагнiтного та до зменшення додаткового дiамагнiтного внеску. Залежнiсть 3 на рис. 2
iлюструє внесок у магнiтний момент, який утворюється в результатi пластичної деформацiї.
Враховуючи те, що домiшковi атмосфери, якi сформувалися навколо дислокацiй при ви-
користаних в данiй роботi самостiйних та комбiнованих обробках кристалiв Si, рiзнi, можна
припустити, що спiн-залежнi процеси, якi лiмiтують дислокацiйно-домiшкову взаємодiю,
можуть протiкати в дослiджуваних кристалах по-рiзному. Згiдно з цим, рiзними мають бу-
ти як константи швидкостi руйнування “квазiмолекули”, утвореної дислокацiєю (як пара-
магнiтним центром) та її домiшковою атмосферою, так i швидкостi дислокацiї пiсля вiд-
крiплення вiд домiшкової атмосфери. Останнє i спостерiгалось експериментально.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 73
1. Вавилов В. С., Кекелидзе Н.П., Смирнов Л.С. Действие излучений на полупроводники: Уч. руко-
водство. – Москва: Наука, 1988. – 192 с.
2. Вавилов В.С., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. – Москва:
Наука, 1990. – 212 с.
3. Баранський П. I., Федосов А.В., Гайдар Г.П. Неоднорiдностi напiвпровiдникiв i актуальнi задачi мiж-
дефектної взаємодiї в радiацiйнiй фiзицi i нанотехнологiї. – Київ: Луцьк, 2006. – 316 с.
4. Левин М.Н., Зон Б.А. Воздействие импульсных магнитных полей на кристаллы Cz–Si // Журн.
эксперим. и теорет. физики. – 1997. – 111, № 4. – С. 1373–1397.
5. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел // Физика тв. тела. – 2004. – 46, № 5. – С. 769–803.
6. Моргунов Р. Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности // Усп. физ. наук. – 2004. – 174,
№ 2. – С. 131–153.
7. Steblenko L. P., Kurylyuk A.N., Koplak O.V. et al. Changes in nanostructure and micro-plastic proper-
ties of silicon crystals under action of magnetic fields // Semiconductor Physics, Quantum Electronics &
Optoelectronics. – 2010. – 13, No 4. – P. 389–393.
8. Альшиц В.И., Даринская Е. В., Казакова О.Л. Влияние рентгеновского облучения на магнитоплас-
тический эффект в кристаллах NaCl // Письма в ЖЭТФ. – 1995. – 62, № 4. – С. 352–357.
9. Новиков Н.Н. Структура и структурно-чувствительные свойства реальных кристаллов. – Киев: Вища
шк., 1983. – 264 с.
Надiйшло до редакцiї 10.10.2011Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
Член-корреспондент НАН Украины В.А. Макара, Л.П. Стебленко,
А.Н. Крит, Д.В. Калиниченко, А. Н. Курилюк, С.Н. Науменко
Обусловленные действием рентгеновского излучения и магнитного
поля особенности динамического поведения дислокаций
в кристаллах кремния
Выявлены особенности в динамическом поведении дислокаций, которые проявляются при са-
мостоятельном действии рентгеновского излучения, а также при комбинированном (рент-
геновском и магнитном) влиянии на кристаллы кремния. Установленные изменения в мик-
ропластических характеристиках кристаллов кремния анализируются с точки зрения сти-
мулирования рентгеновским и магнитным действием междефектных превращений.
Corresponding Member of the NAS of Ukraine V.A. Makara, L. P. Steblenko,
O.M. Krit, D.V. Kalinichenko, A.M. Kuryliuk, S.M. Naumenko
The dynamic behavior of dislocations in silicon crystals caused by the
action of X-rays and a magnetic field
The dynamic behavior of dislocations under the influence of X-ray radiation and the combined
(X-ray + magnetic field) influence on silicon crystals is investigated. The changes in microplastic
characteristics of silicon crystals are analyzed under the assumption of interdefect transformations.
74 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №4
|