Оцінка відносної енергії границь зерен в кремнієвих плівках методом зернограничних канавок

Abstract

Відносна зерногранична енергія нелегованих та легованих фосфором кремнієвих плівок з рівноосьовою, дендритною та волокнистою структурою, що отримані методом хімічного осадження з газової фази в реакторі зниженого тиску, визначалась методом зернограничних канавок, що утворюються при перетинанні границь зерен вільною поверхнею. Вимірювання двогранних кутів проводилось по даним атомної силової мікроскопії. Показано, що нелеговані плівки з дендритною структурою мають найменшу відносну зернограничну енергію; найбільша відносна енергія спостерігалась у плівках з волокнистою структурою. Висока зерногранична енергія в плівках з волокнистим типом структури може бути обумовлена наявністю в цих плівках великої кількості високоенергетичних двійникових границь високих порядків (Σ3, Σ9, Σ27 і так далі). Легування фосфором призводить до зростання зернограничної енергії в плівках з дендритною структурою, що може бути обумовлено сегрегацією фосфору на границях зерен.

The relative grain-boundary energy of undoped and phosphorus-doped silicon films with equiaxed, dendritic and fibrous structure, prepared by low-pressure chemical vapor deposition, was determined by the method of grain boundary grooves being formed at the intersection of the grain boundary plane with the free surface. The measurements of grain boundary groove dihedral angles were performed by atomic force microscopy. It was shown that undoped films with a fibrous structure possess the lowest relative grain-boundary energy; the largest relative energy was observed in fibrous structure. High grain boundary energy in fibrous type structure can be due to the presence in these films of a large number of high-order twin boundaries (Σ3, Σ9, Σ27, and so on) having high energy. Doping with phosphorus leads to increased grain boundary energy in films with dendritic structure, which may be due to segregation of phosphorus on the boundaries of grains.