Untersuchung der Gitterplatzbesetzung von Fremdatomen mit negativer Loesungswaerme nach Implantation in Aluminium Einkristallen [report]

R. Gerber
1991
Zusammenfassung In dieser Arbeit wurde die Gitterplatzbesetzung und der substitutioneHe Anteil von verschiedenen, in Aluminium-Einkristallen implantierten Elementen, mit Hilfe der Channeling-Meßmethode untersucht. Die ausgewählten Fremdatome besitzen in Aluminium eine negative Lösungswärme und zeichnen sich in etwa der Hälfte aller Fälle durch einen im Vergleich zu Aluminium kleineren Atomradius aus. Für Systeme mit positiver Lösungswärme wächst die Volumenfehlanpassungsenergie mit zunehmender
more » ... ie mit zunehmender Lösungswärme an. Für Systeme mit negativer Lösungswärme besteht diese Korrelation nicht. Es wurde der Einfluß der Lösungswärme und der Volumenfehlanpassungsenergie auf die Gitterplatzbesetzung der bei verschiedenen Temperaturen implantierten Fremdatome untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß die Volumenfehlanpassungsenergie als maßgeblicher Parameter die Gitterplatzbesetzung charakterisiert. Mit zunehmender Volumenfehlanpassungsenergie sinkt der substitutioneHe Anteil für alle Implantationstemperaturen. Diese Tendenz zeigt sich besonders deutlich bei tiefen Temperaturen, bei denen Punktdefekte nicht oder nur teilweise beweglich sind. Für mittlere Werte der Fehlanpassungsenergie besteht die nichtsubstitutioneHe Komponente bei tiefen Temperaturen sowohl aus Fremdatom-Eigenzwischengitteratom-als auch aus Fremdatom-Leerstellenkomplexen. Für hohe Werte der Fehlanpassungsenergie dominieren Fremdatom-Leerstellenkomplexe in der nichtsubstitutioneilen Komponente. Die Bildung der verschiedenen Defektkomplexe erfolgt bereits in der Abkühlphase der Kaskade. Weiterhin zeigt sich eine Abhängigkeit des Substitutionellen Anteils von der Implantationstemperatur. Generell werden bei lmplantations-und Meßtemperaturen unterhalb der Stufe 111 höhere Werte für die substitutioneile Komponente beobachtet als oberhalb der Stufe 111. Diese Regeln konnten nicht nur auf ein Metall-Nichtmetall-System angewandt werden, sie gelten auch für in Aluminium implantierte Systeme mit positiver Lösungswärme. Der entscheidende Mechanismus für die Gitterplatzbesetzung ist jedoch die Wechselwirkung von Fremdatomen mit Punktdefekten in der Abkühlphase der Kaskade. Abstract In this work investigations on the lattice site occupation and on the substitutional fraction of diverse elements, implanted into aluminium single crystals, were performed using the channeling technique. The selected impurities possess a negative heat of solution in aluminium and have in about half of all cases a smaller atomic radius compared to aluminium. For systems with positive heat of solution the size mismatch energy increases with increasing heat of solution. This correlation does not exist for systems with negative heat of solution. The influence of the heat of solution and of the size mismatch energy was investigated on the lattice site occupation of impurities implanted at different temperatures. The results reveal the size mismatch energy to be the decisive parameter characterizing the lattice site occupation. With increasing size mismatch energy the substitutional fraction decreases for all implantation temperatures. This tendency is more clearly seen at low temperatures, where point defects are not or only partially mobile. For mean values of the size mismatch energy the non-substitutional component at low temperatures consists of impurity-self interstitial as weil as of impurity-vacancy complexes. For large values of the size mismatch energy the non-substitutional component is dominated by impurity-vacancy complexes. The formation of the various defect complexes already occurs in the cooling phase of the cascade. Moreover a dependence of the substitutional fraction on the implantation temperature is seen. Larger values of the substitutional component are generally observed at implantation and analysis temperatures below stage III. These rules are valid also for aluminium implanted systems with positive heat of solution and could be applied to a metal-non metal system, too. Nevertheless the governing mechanism for the lattice site occupation is the interaction of impurities with point defects in the cooling phase of the cascade. Inhalt 1 Einleitung
doi:10.5445/ir/270030794 fatcat:x2ro6n3aujbu5hqgkqoijvhlku