"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Рецензия на книгу В.И. Фистуля "Атомы легирующих примесей в полупроводниках"     (М., Физматлит, 2004 г., 432 с. с ил.)
Выставление онлайн: 17 февраля 2005 г.
За последние годы в России не выходило книг монографического характера, посвященных полупроводникам, и вот в 2004 году Физматлит порадовал нас выпуском рецензируемой книги, обобщающей данные о состоянии и поведении примесей в полупроводниках. Отличительной ее особенностью является то, что она написана, что называется, "из первых рук". Ее автор профессор В.И. Фистуль сам внес существенный вклад в развитие современных представлений о природе и свойствах различных классов примесей в элементарных полупроводниках, а также в полупроводниковых соединениях AIIIBV и их твердых растворах. Рецензируемая книга охватывает широкую номенклатуру примесей. В ней критически проанализированы данные по растворимости и миграции важнейших примесей в различных полупроводниках, в том числе убедительно продемонстрирована роль их взаимодействия с сопутствующими примесями и собственными точечными дефектами кристаллической решетки. Хотя общее построение книги практически не отличается от ранее опубликованных, но в каждой главе четко ощущаются авторский взгляд и понимание рассматриваемых явлений с учетом новых знаний. На особенности и ряд новых авторских трактовок мы и хотим обратить внимание в настоящей рецензии. Необходимо отметить как весьма положительный факт рассмотрение автором трех подходов вычисления равновесных концентраций точечных дефектов в кристалле, в том числе и атомов легирующих примесей. Один из них --- метод квазихимических реакций (метод Крёгера--Броуэра) --- хорошо известен, второй --- метод минимизации свободной энергии системы кристалл--внешняя фаза, третий --- квантово-механический метод --- является достаточно новым и до сих пор не описывался в монографиях. Основными ограничениями первого метода являются незнание парциальных термодинамических характеристик компонентов, участвующих в реакциях, и неучет возможных взаимодействий между присутствующими дефектами. От этих недостатков свободен второй метод, но он требует четких термодинамических представлений в рамках конкретной модели растворов. Для твердых растворов полупроводник--примесь это ограничение в значительной степени снимается при использовании разного рода приближений регулярных растворов. Поэтому автор справедливо отдает предпочтение второму методу. Третий метод предложен самим автором книги совместно с Д.А. Волковым. Этот метод, хотя и требует трудоемких вычислений и дискуссионен с точки зрения используемых теоретических представлений, но имеет несомненную перспективу дальнейшего развития. Значительная часть книги посвящена описанию состояния и поведения различных классов примесей в полупроводниках: водородоподобных, с частично заполненными электронными оболочками (d- и f-примеси), амфотерных, изовалентных, газообразующих. Столь полное и разностороннее рассморение, сопровождаемое глубоким анализом природы поведения примесей, выполнено практически впервые. Особый интерес представляет глава 4. Она посвящена теории растворимости примесей, разработанной Вайзером. Автор вскрывает ее основной недостаток --- радиусный подход, при котором радиусы вакансий собственных межузельных и примесных атомов принимаются величинами постоянными. Для снятия этого ограничения предлагается учитывать перестройку энергетического спектра атомов легирующих примесей при переходе из узла в междоузлие. Такой подход реализован В.И. Фистулем совместно с В.А. Шмугуровым, что является несомненным шагом вперед в развитии представлений о природе примесной растворимости. Главы 7, 8 рецензируемой книги показывают, насколько далеко и глубоко расширились наши представления о диффузионных явлениях в полупроводниках. Сегодня уже нельзя не принимать во внимание особенности взаимодействия присутствующих точечных дефектов, что и продемонстрировал автор при рассмотрении миграционных процессов с участием примесей. Главным итогом такого рассмотрения явились аналитические выражения, достаточно строго описывающие анализируемые явления, и конкретные иллюстрации примесных распределений, наиболее часто встречающихся в практических условиях. Анализируя особенности этих распределений, читатель может судить о механизмах примесной диффузиии и о роли примесных и примесно-вакансионных взаимодействий в них. Говоря о недостатках книги, следует отметить, что из поля зрения автора выпали такие важные явления, как взаимодействие атомов примеси с дислокациями и другими протяженными дефектами кристаллической решетки, а также процессы адсорбции. При рассмотрении поведения газообразующих примесей и, прежде всего кислорода и водорода, автором не использованы важные новые данные, опубликованные в оригинальных работах последних лет. Не со всеми представлениями автора рецензенты согласны. Так, автор рассматривает подсистемы узлов и междоузлий кристаллической решетки как отдельные фазы, между которыми происходит обмен частицами (и энергией). Каждая из подсистем рассматривается как бесконечный кластер, имеющий не плоскую, а фрактальную межфазную границу. С точки зрения представлений классической физической химии такой подход делает проблематичным трактовку правила фаз и использование закона действующих масс для описания различных квазихимических реакций. И наконец, пожелание: в последующих изданиях книги необходимо обратить особое внимание на специфику поведения примесей в низкоразмерных нанокомпозициях. Оценивая монографию в целом, следует констатировать, что "полупроводниковое сообщество" получило в свое распоряжение весьма ценный обобщающий материал, активное использование которого, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитию физики и техники полупроводников. Автора книги можно только поблагодарить за огромный труд по ее созданию, а Физматлит --- за ее прекрасное издание. Профессор, д.т.н., М.Г. Мильвидский, Институт "Гиредмет" Профессор, д.х.н., В.Б. Уфимцев, Институт химических проблем микроэлектроники
  1. Д.А. Лившиц, А.Ю. Егоров, И.В. Кочнев, В.А. Капитонов, В.М. Лантратов, Н.Н. Леденцов, Т.А. Налет, И.С. Тарасов. ФТП, 35, 380 (2001)
  2. F. Bugge, G. Erbert, J. Fricke, S. Gramlich, R. Staske, H. Wenzel, U. Zeimer, M. Weyers. Appl. Phys. Lett., 79, 1965 (2001)
  3. D.A. Livshits, I.V. Kochnev, V.M. Lantratov, N.N. Ledentsov, T.A. Nalyot, I.S. Tarasov, Zh.I. Alferov. Electron. Lett., 36, 1848 (2000)
  4. A. Al-Muhanna, L.J. Mawst, D. Botez, D.Z. Garbuzov, R.U. Martinelli, J.C. Connoly. Appl. Phys. Lett., 73, 1182 (1998)
  5. А.В. Лютецкий, Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, Н.В. Фетисова, А.Ю. Лешко, В.В. Шамахов, А.Ю. Андреев, Е.Г. Голикова, Ю.А. Рябоштан, И.С. Тарасов. ФТП, 37, 1394 (2003)
  6. Е.Г. Голикова, В.А. Курешов, А.Ю. Лешко, Д.А. Лившиц, А.В. Лютецкий, Д.Н. Николаев, Н.А. Пихтин, Ю.А. Рябоштан, С.О. Слипченко, И.С. Тарасов, Н.В. Фетисова. Письма ЖТФ, 26 (20), 40 (2000)
  7. С.О. Слипченко, Д.А. Винокуров, Н.А. Пихтин, З.Н. Соколова, А.Л. Станкевич, И.С. Тарасов, Ж.И. Алфёров. ФТП, 38, 1477 (2004)
  8. Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов. ФТП, 38, 374 (2004)
  9. M.R. Gokhale, J.C. Dries, P.V. Studenkov, S.R. Forrest, D.Z. Garbuzov. IEEE J. Quant. Electron., QE-33, 2266 (1997)
  10. И.А. Костко, В.П. Евтихиев, Е.Ю. Котельников, Г.Г. Зегря. ФТП, 33, 752 (1999)
  11. В.И. Швейкин, В.А. Геловани. Квантовая электрон., 32, 683 (2002)
  12. С.О. Слипченко, Н.А. Пихтин, Н.В. Фетисова, М.А. Хомылев, А.А. Мармалюк, Д.Б. Никитин, А.А. Падалица, П.В. Булаев, И.Д. Залевский, И.С. Тарасов. Письма ЖТФ, 29 (23), 26 (2003)
  13. В.П. Евтихиев, Д.З. Гарбузов, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, В.Б. Халфин, В.П. Чалый, А.В. Чудинов. ФТП, 19, 1420 (1985)
  14. L.V. Asryan, N.A. Gunko, A.S. Polkovnikov, G.G. Zegrya, R.A. Suris, P.K. Lau, T. Makino. Semicond. Sci. Technol., 15, 1131 (2000)
  15. Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов. ФТП, 36, 364 (2002)
  16. Д.З. Гарбузов, А.В. Овчинников, Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, З.Н. Соколова, В.Б. Халфин. ФТП, 25, 928 (1991)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.