表面損傷を受けた結晶における圧縮ひずみの形成

Compressive strain formation in surface-damaged crystals.

• Claudio Ferrari
• Sara Beretta
• Enzo Rotunno
• Dusan Korytár
• Zdenko Zaprazny

抄録

表面が損傷した結晶における残留ひずみの形成機構を、サンドペーパーで研磨したGaAsウェハを用いて透過型電子顕微鏡で調べました。その結果、表面近傍に数ミクロンの深さまで貫通した転位ネットワークが形成されており、他の種類の欠陥は観察されなかった。損傷層の転位ネットワークによって誘発される圧縮ひずみの単純なモデルが提案され、測定されたひずみと十分に一致した。このひずみは、結晶表面に同じ成分のバーガースベクトルを持つ転位半ループが形成されることで発生します。これは、結晶表面から損傷領域の深さまで余分な半平面が挿入されていることに相当します。このモデルは、他の結晶構造に対しても一般化することができます。試料中で観察された転位分布から生成されたひずみの近似計算は、提案されたモデルと一致し、他のタイプの欠陥を考慮しなくても、このメカニズムが観察された圧縮ひずみを説明するのに一般的に十分であるという結論を得ることができた。

The mechanism of formation of residual strain in crystals with a damaged surface has been studied by transmission electron microscopy in GaAs wafers ground with sandpaper. The samples showed a dislocation network located near the sample surface penetrating to a depth of a few micrometres, comparable to the size of abrasive particles used for the treatment, and no other types of defects were observed. A simple model for the formation of a compressive strain induced by the dislocation network in the damaged layer is proposed, in satisfactory agreement with the measured strain. The strain is generated by the formation of dislocation half-loops at the crystal surface, having the same component of the Burgers vectors parallel to the surface of the crystal. This is equivalent to the insertion of extra half-planes from the crystal surface to the depth of the damaged zone. This model can be generalized for other crystal structures. An approximate calculation of the strain generated from the observed dislocation distribution in the sample agrees with the proposed model and permits the conclusion that this mechanism is in general sufficient to explain the observed compressive strain, without the need to consider other types of defects.

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