more properties of c in si
authorhackbard <hackbard@sage.physik.uni-augsburg.de>
Thu, 21 Apr 2011 13:50:16 +0000 (15:50 +0200)
committerhackbard <hackbard@sage.physik.uni-augsburg.de>
Thu, 21 Apr 2011 13:50:16 +0000 (15:50 +0200)
bibdb/bibdb.bib
posic/thesis/sic.tex

index c55a0e1..fdea406 100644 (file)
   notes =        "derivation of albe bond order formalism",
 }
 
+@Article{newman65,
+  title =        "Vibrational absorption of carbon in silicon",
+  journal =      "Journal of Physics and Chemistry of Solids",
+  volume =       "26",
+  number =       "2",
+  pages =        "373--379",
+  year =         "1965",
+  note =         "",
+  ISSN =         "0022-3697",
+  doi =          "DOI: 10.1016/0022-3697(65)90166-6",
+  URL =          "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TXR-46RVGM8-1C/2/d50c4df37065a75517d63a04af18d667",
+  author =       "R. C. Newman and J. B. Willis",
+  notes =        "c impurity dissolved as substitutional c in si",
+}
+
+@Article{baker68,
+  author =       "J. A. Baker and T. N. Tucker and N. E. Moyer and R. C.
+                 Buschert",
+  collaboration = "",
+  title =        "Effect of Carbon on the Lattice Parameter of Silicon",
+  publisher =    "AIP",
+  year =         "1968",
+  journal =      "Journal of Applied Physics",
+  volume =       "39",
+  number =       "9",
+  pages =        "4365--4368",
+  URL =          "http://link.aip.org/link/?JAP/39/4365/1",
+  doi =          "10.1063/1.1656977",
+  notes =        "lattice contraction due to subst c",
+}
+
 @Article{bean71,
   title =        "The solubility of carbon in pulled silicon crystals",
   journal =      "Journal of Physics and Chemistry of Solids",
                  stress, avoid sic precipitation",
 }
 
+@Article{foell77,
+  title =        "The formation of swirl defects in silicon by
+                 agglomeration of self-interstitials",
+  journal =      "Journal of Crystal Growth",
+  volume =       "40",
+  number =       "1",
+  pages =        "90--108",
+  year =         "1977",
+  note =         "",
+  ISSN =         "0022-0248",
+  doi =          "DOI: 10.1016/0022-0248(77)90034-3",
+  URL =          "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TJ6-46BWB4Y-44/2/bddfd69e99369473feebcdc41692dddb",
+  author =       "H. Föll and U. Gösele and B. O. Kolbesen",
+  notes =        "b-swirl: si + c interstitial agglomerates, c-si
+                 agglomerate",
+}
+
+@Article{foell81,
+  title =        "Microdefects in silicon and their relation to point
+                 defects",
+  journal =      "Journal of Crystal Growth",
+  volume =       "52",
+  number =       "Part 2",
+  pages =        "907--916",
+  year =         "1981",
+  note =         "",
+  ISSN =         "0022-0248",
+  doi =          "DOI: 10.1016/0022-0248(81)90397-3",
+  URL =          "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TJ6-46MD42X-90/2/a482c31bf9e2faeed71b7109be601078",
+  author =       "H. Föll and U. Gösele and B. O. Kolbesen",
+  notes =        "swirl review",
+}
+
 @Article{werner97,
   author =       "P. Werner and S. Eichler and G. Mariani and R.
                  K{\"{o}}gler and W. Skorupa",
   notes =        "c diffusion in si, kick out mechnism",
 }
 
+@Article{kalejs84,
+  author =       "J. P. Kalejs and L. A. Ladd and U. G{\"{o}}sele",
+  collaboration = "",
+  title =        "Self-interstitial enhanced carbon diffusion in
+                 silicon",
+  publisher =    "AIP",
+  year =         "1984",
+  journal =      "Applied Physics Letters",
+  volume =       "45",
+  number =       "3",
+  pages =        "268--269",
+  keywords =     "PHOSPHORUS; INTERSTITIALS; SILICON; PHOSPHORUS;
+                 CARBON; DIFFUSION; ANNEALING; ATOM TRANSPORT; VERY HIGH
+                 TEMPERATURE; IMPURITIES",
+  URL =          "http://link.aip.org/link/?APL/45/268/1",
+  doi =          "10.1063/1.95167",
+  notes =        "c diffusion due to si self-interstitials",
+}
+
 @Article{strane94,
   author =       "J. W. Strane and H. J. Stein and S. R. Lee and S. T.
                  Picraux and J. K. Watanabe and J. W. Mayer",
   eprint =       "http://journals.cambridge.org/article_S194642740054367X",
 }
 
+@Article{newman61,
+  title =        "The diffusivity of carbon in silicon",
+  journal =      "Journal of Physics and Chemistry of Solids",
+  volume =       "19",
+  number =       "3-4",
+  pages =        "230--234",
+  year =         "1961",
+  note =         "",
+  ISSN =         "0022-3697",
+  doi =          "DOI: 10.1016/0022-3697(61)90032-4",
+  URL =          "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TXR-46M72R1-4D/2/9235472e4c0a95bf7b995769474f5fbd",
+  author =       "R. C. Newman and J. Wakefield",
+  notes =        "diffusivity of substitutional c in si",
+}
+
 @Article{goesele85,
   author =       "U. Gösele",
   title =        "The Role of Carbon and Point Defects in Silicon",
index 9926ccd..a55b216 100644 (file)
@@ -280,17 +280,40 @@ This enables the synthesis of large area SiC films.
 
 \section{Substoichiometric concentrations of carbon in crystalline silicon}
 
-The C solid solubility in bulk Si is quite low
-% carbon as an impurity / solubility / lattice distortion / diffusion
-% agglomeration phenomena
-% suppression of transient enhanced diffusion of dopant species
-% strained silicon / heterostructures
+In the following some basic properties of C in crystalline Si are reviewed.
+A lot of work has been done contributing to the understanding of C in Si either as an isovalent impurity as well as at concentrations exceeding the solid solubility limit.
+A comprehensive survey on C-mediated effects in Si has been published by Skorupa and Yankov \cite{skorupa96}.
+
+\subsection{Carbon as an impurity in silicon}
+
+Below the solid solubility, C mainly occupies substitutionally Si lattice sites in Si \cite{newman65}.
+Due to the much smaller covalent radius of C compared to Si every incorporated C atom leads to a decrease in the lattice constant corresponding to a lattice contraction of about one atomic volume \cite{baker68}.
+The induced strain is assumed to be responsible for the low solid solubility of C in Si, which was determined \cite{bean71} to be
+\begin{equation}
+c_{\text{s}}=\unit[4\times10^{24}]{cm^{-3}}
+\cdot\exp(\unit[-2.3]{eV/k_{\text{B}}T})
+\text{ .} \text{{\color{red}k recursive!}}
+\end{equation}
+The barrier of diffusion of substitutional C has been determined to be around \unit[3]{eV} \cite{newman61}.
+However, as suspected due to the substitutional position, the diffusion of C requires intrinsic point defects, i.e. Si self-interstitials and vacancies.
+Similar to phosphorous and boron, which exclusively use self-interstitials as a diffusion vehicle, the diffusion of C atoms is expected to obey the same mechanism.
+Indeed, enhanced C diffusion was observed in the presence of self-interstitial supersaturation \cite{kalejs84} indicating an appreciable diffusion component involving self-interstitials and only a negligible contribution by vacancies.
+Substitutional C and interstitial Si react into a C-Si complex forming a dumbbell structure oriented along a crystallographic \hkl<1 0 0> direction on a regular Si lattice site.
+This structure, the so called C-Si \hkl<1 0 0> dumbbell structure, was initially suspected by local vibrational mode absorption \cite{bean70} and finally verified by electron paramegnetic resonance \cite{watkins76} studies on irradiated Si substrates at low temperatures.
+Measuring the annealing rate of the defect as a function of temperature reveals barriers for migration ranging from \unit[0.73]{eV} \cite{song90} to \unit[0.87]{eV} \cite{tipping87}.
+% diffusion pathway?
+
+%\subsection{Agglomeration phenomena}
+% c-si agglomerattion as an alternative to sic precipitation (due to strain)
+% -> maybe this fits better in prec model in next chapter
+
+\subsection{Suppression of transient enhanced diffusion of dopant species}
+
+\subsection{Strained silicon and silicon heterostructures}
 %   -> skorupa 3.2: c sub vs sic prec  
 %   -> my own links: strane etc ...
 %   -> skorupa 3.5: heterostructures
 
-% hmm ... extra section needed?
-
 \section{Assumed cubic silicon carbide conversion mechanisms}
 \label{section:assumed_prec}