位錯(cuò)是指晶體中局部滑移區(qū)域的邊界線，是一種常見的線缺陷。它們對(duì)于晶體的力學(xué)性質(zhì)以及其他特性如晶體生長具有重要影響。通過化學(xué)腐蝕方法可以在晶體表面觀察到位錯(cuò)的存在。
分類及特征
位錯(cuò)分為兩類：刃位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。其中，刃位錯(cuò)的位錯(cuò)線方向與滑移方向垂直，而螺旋位錯(cuò)的位錯(cuò)線方向與滑移方向平行。還有一種稱為位錯(cuò)環(huán)的現(xiàn)象，在晶體內(nèi)部表現(xiàn)為一個(gè)環(huán)形線，通常由多個(gè)空位聚集而成。在硅（Si）、鍺（Ge）晶體中，最常見的位錯(cuò)是60°棱位錯(cuò)，其位錯(cuò)線位于（111）面上且與相鄰的滑移方向成60°夾角。
對(duì)晶體的影響
施主和受主作用
在Si、Ge晶體中，60°棱位錯(cuò)因其懸掛鍵可以接受或釋放電子，從而表現(xiàn)出施主和受主特性。這些位錯(cuò)能級(jí)在實(shí)驗(yàn)中被測量并顯示出受主效應(yīng)。
能帶變化
位錯(cuò)周圍的張應(yīng)變和壓應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致能帶發(fā)生變化，具體表現(xiàn)在禁帶寬度的變窄或變寬。
散射載流子
位錯(cuò)產(chǎn)生的晶格畸變會(huì)顯著散射載流子，尤其是在高密度情況下。在n-型Si中，位錯(cuò)電離后形成的帶負(fù)電的線會(huì)對(duì)載流子產(chǎn)生各向異性散射。
復(fù)合中心作用
位錯(cuò)在半導(dǎo)體中形成的是深能級(jí)，因此起到復(fù)合中心的作用，加速載流子的復(fù)合過程。
雜質(zhì)沉積
位錯(cuò)的應(yīng)力場會(huì)影響雜質(zhì)的分布，導(dǎo)致雜質(zhì)優(yōu)先沿著位錯(cuò)線沉積。這可能會(huì)形成深能級(jí)復(fù)合中心，甚至建立導(dǎo)電通道。某些元素如碳（C）、氧（O）或氮（N）如果沉積在位錯(cuò)線上，能夠固定位錯(cuò)，提高晶體的強(qiáng)度。
參考資料 >
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【材科基干貨】第16期:初識(shí)材料中最重要的缺陷.微信公眾平臺(tái).2024-10-30
晶體缺陷的幾何特征有哪些 晶體的位錯(cuò)是什么缺陷.電子發(fā)燒友.2024-10-30