一方面则增加了界面能和弹性应变能，这两部分能量之和就是沉淀核的形成功，其值是临界 “核”尺寸的表面能的〔14)。因此，沉淀的起始阶段，球状核是最容易出现的几何形态。 随着沉淀物的长大，由于沉淀物和基体间体积差而形成的弹性能就要增大。Nabarro〔15) 指出，这种弹性能可以通过球状沉淀物转变成片状沉淀物而降低。在以(111)晶面做为投 影面{220}型晶面做为衍射面的x射线形貌相中，500C、550°C热处理的试样，沉淀物 形貌相是近似园形的双弧斑（图4和图5），600°C热处理的试样，沉淀物的形貌相是沿着 <220>方向拉长的椭园形双弧斑（图6和图7）。因此，这些沉淀物的几何形态应是扁 椭园盘，盘面平行{111}面，其示意图如图21所示。对于扁的盘状沉淀物来说，主要应力 梯交方向是垂直于盘面方向，当沉淀物平行于(111)平面时，若以{220}晶面选为衍射 晶面，则在以(111)晶面为投影面的形貌相中沉淀物的形貌相应是沿<220>方向拉长的椭 园形双弧斑，其无衬度区的方向沿<220>方向。随着沉淀过程的进行、沉淀物几何形态的 变化过程可能是：球状沉淀物、扁椭园盘状沉淀物、沿<220>方向拉长的片状沉淀物。 (4)关于沉淀物的结构 沉淀物是气相还是固相？有无一定的结构？这些问题还没有搞清楚。沉淀物的x射线形 貌相类似于薄晶体电镜中共格析出相的衍衬象，但用转动单晶法摄照时还没有观察到母相斑 点附近的星花或新的衍射班点，因此不能断定新相具有一定的结构。 3、沉淀物和位错 (1)位错产生的条件 Seitz〔16)曾经指出，当用一个压头压向晶体时，除了在晶体表面产生压痕外，还会在 晶体内部产生稜柱位错环。Mitche11等〔17)把含有小玻璃球的Agcl晶体加热再冷却时， 发现在小玻璃球的周围释放出位错环，Eik u m〔18)在研究A1-Mg合金时效时，发现随着 沉淀过程的进行，会在沉淀物的周围发射出稜柱位错环。Tan和Tic1〔19)在直拉硅单晶热 处理过程中，观察到了富氧沉淀以及沉淀物周围的稜柱位错环的发射。 我们的实验表明，当热处理温度低于600°C时，晶体中只出现沉淀物以及它所作随的弹 性应力场。当热处理温度达到700°C时，在x射线形貌相上和金相上，都可在沉淀物的周围 观察到稜柱位错环。因此，硅晶体中沉淀物围围稜柱位错环的发射除了要有内应力源外，还 必须要有足够高的温度、其临界温度大约是在：600~700°C之间。 (2)位错的形态和结构 沉淀物周围的应力场和棱柱位错环的发射方向很有关系，晶体经700°C热处理后，绝大 多数沉淀物已经长得较大，形状大都变得不规则，因而沉淀物周围应力场的分布也都不规 则，此时只能在个别<220>方向发射稜柱位错环。当沉淀物较小时，由于其形状近似于球 伏或园盘状，其周围应力场的分布也就具有较高的对称性。当沉淀物具有近似球状形态时， 由于应力场的对称性，在12个<220>方向都有切应力分量，因此能在12个方向发射出锼柱位 错环（图22）。当试样薄片处在图22的中部位置时，就能观察到(111)平面内的6方 <220>方向的稜柱位错环（图23）。当试样处在图22的下部或上部位置时，则能观察到 〔110)、〔101)、〔011)方向的稜柱位错环，它1在(111)平面上.的投影应如图24（见图版） 所示的三稜形位错群。 根据图24和图25（见图版）稜柱位错环近似于菱形。根据图23初始发射的稜形位错环 巾，位错线的方向是<112>方向。 178
一方面 则 增加 了界面 能 和 弹 性应 变能 ， 这 两部 分能 量之 和 就 是 沉淀核 的形 成功 ， 其 值是 临 界 “ 核 ” 尺 寸 的表 面 能 的 含 〔 〕 。 因此 ， 沉淀 的起始 阶段 ， 球状 核 是 最 容易 出现 的几何形态 。 随着 沉淀 物的长 大 ， 由于沉淀 物和 基 体间体积差而 形 成的弹 性 能就 要 增大 。 。 〔 〕 指 出 ， 这 种 弹 性能 可 以 通 过球状 沉淀 物转 变 成片状 沉淀 物而降低 。 在 以 晶面 做 为投 影 面 乞仓 一 叶 型 晶面 做为衍 射面 的 射线形 貌相 中 ， 、 “ 热 处理 的试样 ， 沉淀 物 形 貌 相是 近似 园 形 的双 弧 斑 图 和 图 ， 热 处理 的试样 ， 沉淀 物的形貌 相是捂着 方 向拉长 的椭 园 形 双弧 斑 图 和 图 。 因 此 ， 这 些 沉淀 物 的 几何形 态 应 是 扁 椭 园 盘 ， 盘面 平行 面 ， 其 示 意 图如 图 所 示 。 对 于 扁 的 盘状 沉淀 物 来说 ， 主 要应 力 梯交方 向是垂直 于 盘面 方 向 ， 当沉淀 物平 行 于 平面 时 ， 若 以 凌 叶 晶面 选 为衍 射 晶面 ， 则在 以 晶面 为投 影面 的形 貌 相 中沉淀 物的形 貌相应 是 沿 方 向拉长 的椭 园形双 弧斑 ， 其无衬 度 区 的方 向沿 方 向 。 随 着 沉淀过 程 的 进行 、 沉淀物几何形 态 的 变 化过 程 可能 是 球状 沉淀 物 、 扁椭 园 盘状 沉淀 物 、 沿 方 向拉长 的片状 沉 淀 物 。 关 于 沉淀物 的结 构 沉淀 物是 气相 还是 固相 有无一 定 的结构 这 些 问题 还 没 有搞 清楚 。 沉淀 物的 、 射线 形 貌相 类似 于 薄 晶体 电镜 中共格析 出相 的衍 衬 象 ， 但 用 转 功单 晶法 摄 照 时还没 有观察 到母 相斑 点附 近 的星 茫 或新 的 衍射斑 点 ， 因此不 能 断 定新 相 具有一 定 的结 构 。 、 沉淀物 和位错 位错产 生 的 条件 〔 〕曾经 指 出 ， 当用 一 个压 头 压 向 晶体时 ， 除 了在 晶体表面 产 生 压痕 外 ， 还 会在 晶体 内部产 生棱柱位 错环 。 等 〔 〕把 含有小 玻 璃球 的 晶 体加 热 再 冷却 时 ， 发现在 小玻 璃 球 的周 围释放 出位错环 ， 〕在 研究 卜 合 金 时 效 时 ， 发现 随 着 沉 淀 过 程 的 进 行 ， 会在 沉淀 物的周 围发射 出棱 柱位 错环 。 和 〔 〕在 直 拉硅 单 晶热 处理 过 程 中 ， 观察 到了 富氧 沉淀 以 及 沉淀物周 围的梭柱位错环 的 发射 。 我 们 的实验 表 明 ， 当热 处理 温度 低 于 “ 时 ， 晶体 中只 出现 沉 淀 物 以 及 它所伴 随 的弹 性应 力场 。 当热 处理温度达 到 时 ， 在 射线形 貌相 上 和 金相 上 ， 都可 在 沉淀 物 的周 围 观 察 到被 柱位 错环 。 因此 ， 硅 晶体 中沉淀 物围 围棱 柱位 错环 的发射除 了要 有 内应 力源外 ， 还 必须 要 有足够 高 的温度 、 其 临 界温度 大 约 是 在 之 间 。 位错 的形 态 和 结构 沉淀 物周 围 的应 力 场 和 棱 柱位错环 的发射 方 向很 有关 系 ， 晶体经 “ 热 处理 后 ， 绝大 多数 沉淀物 已经长得 较大 ， 形状 大都变得不 规 则 ， 因而沉淀 物周 围应 力 场 的 分布 也 都不 规 则 ， 此 时只 能 在个 另 方 向 发射 棱 柱位错环 。 当沉淀 物较小时 ， 由于 其形状 近似 于球 状 或 园 盘状 ， 其周 围应 力 场 的分布也 就具 有较高的 对称 性 。 当沉淀 物具有近似 球状 形态 时 ， 由于应 力场的 对称性 ， 在 个 方 向都有切应 力分量 ， 因此 能 在 个 方 向发射 出棱 柱位 错环 图 。 当试样 薄片 处在 图 的 中 部位置 时 一 ， 就 能 观 察 到 平 面 内 的 方 方 向的 棱 柱位错环 图 。 当试样处在 图 的 下部 或 上部 位置 时 ， 则能 观察 到 〔 〕 、 〔 〕 、 〔 〕方 向 的棱柱位 错环 ， 它 们在 平面 上的投影 应 如 图 见 图版 听示 的三 棱 形位错群 。 根 据 图 和 图 见 图版 棱柱位 错环 近似 于 菱 形 。 根据 图 初始 发射的棱形 位错环 中 ， 位错 线 的方 向是 方 向
(H3 /《20) 图21 a :⊙◇⊙ 0日9 000 N 图22六个<110>方向上的棱柱位错环列 五、結 論 1、氢气氛区熔硅单晶的热处理缺陷主要是由氢沉淀造成的。沉淀过程可能首先是 Si-H键分解，然后是氢的扩散聚集。沉淀过程的激活能约2.4cV(56000卡/克分子)，它 可能是Si-H键的分解激活能。沉淀物的析出面是{111}晶面，几何形态起始是近似的园 球，然后变成扁椭球，最后是沿<220>方向拉长的片状物。 2、随着沉淀物的长大，在一定温度下（约600~700°C),会在沉淀物周围发射稜柱 位错环。稜柱位错环的分布形态1热处理温度有关，高温热处理时，沉淀物周围能发射出高 对称的多组稜柱位错环。稜柱位错的稜柱面是111}品面，柏氏矢量<110>，位错环 的发射方向是<110>方向，位错线的方向是<112>方向。 3、沉淀物周围的应力场是造成异常化学腐蚀现象，形成凹坑的主要原因。 179
暴醒鬓翻 “ ‘” 宕 ， 图 卜 卜 一一十 图 六 个 方 一向上 的棱 柱位 错环 列 五 、 桔 谕 、 氢气氛 区熔 硅单 晶的 热 处理 缺陷 主 要是 由氢 沉淀造 成的 。 沉淀 过 程 可 能 首先是 一 键 分解 ， 然后是 氢的 扩散聚 集 。 沉淀过 程 的激 活能 约 卡 克分子 ， 它 一 可能是 一 键 的 分解激活能 。 沉淀物 的析 出 面 是 晶面 ， 几何形态 起始 是近似 的 园 球 ， 然后 变 成扁椭球 ， 最 后是 沿 方 向拉长 的片状 物 。 、 随着 沉淀物的长 大 ， 在 一 定温 度下 约 、 ， 会在 沉淀物周 围 发射棱柱 位错环 。 棱 柱位错环 的 分布形态 和 热 处理 温 度 有关 ， 高 温热 处理 时 ， 沉淀 物周 围能 发射 出高 对衬 的 多“生棱柱位 错环 · 棱 柱位全昔的 棱柱 面 是 “ ‘ ， 晶正 ， 柏氏矢 量 霎 “ ， 位 错 月 、 的发射方 向是 功 方 向 ， 位 错 线 的方 向是 方 向 。 、 沉淀 物周 围 的应 力场是造 成异 常 化学 腐 蚀现 象 ， 形 成 凹 坑 的主 要原 因