The Exodiffusion of Hydrogen in Dislocated Crystalline Silicon

Abstract

Deformed silicon specimens with dislocation densities of the order of 109 cm−2 are hydrogenated in an RF-plasma. The binding energies of hydrogen at defects are evaluated from the effusion kinetics in a linear temperature scan between 300 and 800 °C. Combining these measurements with annealing treatments prior to hydrogenation allows to distinguish different kinds of defects. Three of the observed effusion peaks can be associated with dislocation cores and at least one peak with deformation produced EPR-active point defects. The binding energy at these defects is comparable to that of tightly bound hydrogen in amorphous Si while the bonds at dislocations are 0.5 to 1 eV weaker. Verformte Siliziumproben mit Versetzungsdichten der Grosenordnung 109 cm−2 werden in einem Plasma mit Wasserstoff beladen. Die Bindungsenergien des Wasserstoffs an Defekten werden aus der Effusionskinetik beim Durchfahrenvon Temperaturrampen zwischen 300 und 800 °C bestimmt. Die Kombination dieser Messungen mit Temperbehandlungen vor der Wasserstoff beladung erlaubt es, verschiedene Arten von Defekten zu unterscheiden. Drei der gefundenen Effusionsmaxima lassen sich Versetzungen zuordnen und mindestens ein weiteres wird EPR-aktiven Defekten zugeschrieben, die bei der Verformung erzeugt wurden. Die Bindungsenergie an diesen Defekten ist vergleichbar mit der von stark gebundenem Wasserstoff in amorphem Silizium, wahrend die Bindung an Versetzungen um 0,5 bis 1 eV schwacher ist.