Dynamical recovery, dislocation mobility, and diffusion in undoped semiconductors

Abstract

Two characteristic stages of the stress-strain curve of undoped elemental and compound semiconductors are correlated: the lower yield point and the first stage of dynamical recovery (stage III). While the former is assumed to be governed by the stress and temperature dependence of the dislocation mobility, the latter has been shown to be dominated by diffusion-controlled climb. Both mechanisms are thermally activated with a well-defined activation energy. The correlation manifests itself in the fact that the ratio of these activation energies is practically the same for all semiconductors investigated so far. This, eventually, indicates that a diffusional step is probably involved in the elementary process underlying the dislocation motion. Zwei charakteristische Bereiche der Verfestigungskurve von undotierten Element- und Verbindungs-halbleitern sind korreliert: die untere Streckgrenze und die erste Stufe der dynamischen Erholung (Bereich III). Man nimmt an, das die Streckgrenze durch die Spannungs- und Temperaturabhangig-keit der Versetzungsbewegung, Bereich III hingegen durch diffusionskontrolliertes Klettern bestimmt ist. Beide Mechanismen sind thermisch aktiviert und besitzen eine wohldefinierte Aktivierungsenergie. Die Korrelation zeigt sich in der Tatsache, das das Verhaltnis dieser Aktivierungsenergien fur alle bisher untersuchten Halbleiter praktisch gleich ist. Dies bedeutet, das wahrscheinlich ein elementarer Diffusionsschritt in den Grundprozes der Versetzungsbewegung mit einbezogen ist.