Hydrogen in C-rich Si and the diffusion of vacancy-H complexes

Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science

Volumn 209, Issue 10, 2012, Pages 1872-1879

  Estreicher, S K ^a   Docaj, A ^a   Bebek, M B ^a   Backlund, D J ^a   Stavola, M ^b  

^a TEXAS TECH UNIVERSITY   (United States)

^b LEHIGH UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

C H complexes; hydrogen; silicon; vacancy hydrogen complexes

Indexed keywords

C-H COMPLEXES; MIGRATION BARRIERS; MIGRATION PATH; MODERATE TEMPERATURE; NEAREST-NEIGHBORS; THEORETICAL RESULT; VACANCY-HYDROGEN COMPLEXES;

ACTIVATION ENERGY; HYDROGEN;

SILICON;

EID: 84867531296     PISSN: 18626300     EISSN: 18626319     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssa.201200054     Document Type: Article

References (74)

1. S. J. Pearton, J. W. Corbett, and, M. Stavola, Hydrogen in Crystalline Semiconductors (Springer, Berlin, 1991).
2. S. K. Estreicher, Mater. Sci. Eng. Rep. 14, 319 (1995).
3. J. Hanoka, C. H. Seager, D. J. Sharp, and, J. K. G. Panitz, Appl. Phys. Lett. 42, 618 (1983).
4. A. G. Aberle, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 65, 239 (2001).
5. S. Kleekajai, F. Jiang, M. Stavola, V. Yelundur, K. Nakayashiki, A. Rohatgi, G. Hahn, S. Seren, and, J. Kalejs, J. Appl. Phys. 100, 093517 (2006).
6. S. F. J. Cox, and, M. C. R. Symmons, Chem. Phys. Lett. 126, 516 (1986).
7. T. L. Estle, S. K. Estreicher, and, D. S. Marynick, Hyperfine Interact. 32, 637 (1986); Phys. Rev. Lett. 58, 1547 (1987).
8. S. K. Estreicher, Phys. Rev. B 36, 9122 (1987).
9. C. G. Van de Walle, Y. Bar-Yam, and, S. T. Pantelides, Phys. Rev. Lett. 60, 2761 (1988).
10. C. G. Van de Walle, P. J. H. Denteneer, Y. Bar-Yam, and, S. T. Pantelides, Phys. Rev. B 39, 10791 (1989).
11. B. Holm, K. Bonde Nielsen, and, B. Bech Nielsen, Phys. Rev. Lett. 66, 2360 (1991).
12. K. Bonde Nielsen, B. Bech Nielsen, J. Hansen, E. Andersen, and, J. U. Andersen, Phys. Rev. B 60, 1716 (1999).
13. K. Bonde Nielsen, L. Dobaczewski, S. SAgård, and, B. Bech Nielsen, Phys. Rev. B 65, 075205 (2002).
14. C. G. Van de Walle, and, J. Neugebauer, Nature 423, 626 (2003).
15. R. L. Lichti, K. H. Chow, and, S. F. J. Cox, Phys. Rev. Lett. 101, 136403 (2008).
16. A. Van Wieringen, and, N. Warmoltz, Physica 22, 849 (1956).
17. Yu. V. Gorelkinskii, and, N. N. Nevinnyi, Phys. B 170, 155 (1991).
18. Yu. V. Gorelkinskii, and, N. N. Nevinnyi, Mater. Sci. Eng. B 36, 133 (1996).
19. F. Buda, G. L. Chiarotti, R. Car, and, M. Parinello, Phys. Rev. Lett. 63, 294 (1989).
20. P. E. Blochl, C. G. Van de Walle, and, S. T. Pantelides, Phys. Rev. Lett. 64, 1401 (1990).
21. Ch. Langpape, S. Fabian, Ch. Klatt, and, S. Kalbitzer, Appl. Phys. A 64, 207 (1997).
22. N. M. Johnson, and, C. Herring, Phys. Rev. Lett. 46, 15554 (1992).
23. T. Ichimiya, and, A. Furuichi, Int. J. Appl. Radiat. Isot. 19, 573 (1968).
24. S. A. McQuaid, M. J. Binns, R. C. Newman, E. C. Lightowlers, and, J. B. Clegg, Appl. Phys. Lett. 62, 1612 (1993).
25. M. J. Binns, S. A. McQuaid, R. C. Newman, and, E. C. Lightowlers, Semicond. Sci. Technol. 8, 1908 (1993).
26. S. A. McQuaid, R. C. Newman, J. H. Tucker, E. C. Lightowalers, R. A. A. Kubiak, and, M. Goulding, Appl. Phys. Lett. 58, 2933 (1991).
27. I. A. Veloarisoa, M. Stavola, D. M. Kozuch, R. E. Peale, and, G. D. Watkins, Appl. Phys. Lett. 59, 2121 (1991).
28. T. Zundel, and, J. Weber, Phys. Rev. B 39, 13549 (1989).
29. M. Stavola, S. J. Pearton, J. Lopata, and, W. C. Dautremont-Smith, Phys. Rev. B 37, 8313 (1988).
30. N. M. Johson, and, M. D. Moyer, Appl. Phys. Lett. 46, 787 (1985).
31. K. Bergman, M. Stavola, S. J. Pearton, and, J. Lopata, Phys. Rev. B 37, 2770 (1988).
32. S. J. Pearton, and, J. Lopata, Appl. Phys. Lett. 59, 2841 (1991).
33. N. M. Johnson, C. Herring, and, C. G. Van de Walle, Phys. Rev. Lett. 73, 130 (1994).
34. C. Herring, N. M. Johnson, and, C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 64, 125209 (2001).
35. S. K. Estreicher, C. H. Seager, and, R. A. Anderson, Appl. Phys. Lett. 59, 1773 (1991).
36. C. H. Seager, and, R. A. Anderson, Appl. Phys. Lett. 63, 1531 (1993).
37. C. H. Seager, R. A. Anderson, and, S. K. Estreicher, Phys. Rev. Lett. 74, 4565 (1995).
38. A. R. Brown, M. Clayburn, R. Murray, P. S. Nandhra, R. C. Newman, and, J. H. Tucker, Semicond. Sci. Technol. 3, 591 (1988).
39. H. J. Stein, and, S. K. Hahn, Appl. Phys. Lett. 56, 63 (1990); J. Appl. Phys. 75, 3477 (1994).
40. S. K. Estreicher, Phys. Rev. B 41, 9886 (1990).
41. R. Jones, S. Oberg, and, A. Umerski, Mater. Sci. Forum 83-87, 551 (1992).
42. S. K. Estreicher, Y. K. Park, and, P. A. Fedders, in: Early Stages of Oxygen Precipitation in Si, edited by, R. Jones, (Kluwer, The Netherlands, 1996,) p. 179.
43. M. Ramamoorthy, and, S. T. Pantelides, Solid State Commun. 106, 243 (1998).
44. R. B. Capaz, L. V. C. Assali, L. C. Kimerling, K. Cho, and, J. D. Joannopoulos, Phys. Rev. B 59, 4898 (1999).
45. The solubility of C in Si is given by: G. Davies and R.C. Newman, in: Handbook on Semiconductors, Vol. 3b, edited by, T. S. Moss, (Elsevier, Amsterdam, 1994,) p. 1557. We have found by IR spectroscopy that higher concentrations of substitutional C are possible in the top cuts of multi-crystalline Si ingots that have been cooled rapidly from the melting point.
46. H. J. Monkhorst, and, J. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
47. D. A. Drabold, and, S. K. Estreicher, (eds.), Theory of Defects in Semiconductors (Springer, Berlin, 2007).
48. D. Sánchez-Portal, P. Ordejón, E. Artacho, and, J. M. Soler, Int. J. Quantum Chem. 65, 453 (1997).
49. E. Artacho, D. Sánchez-Portal, P. Ordejón, A. García, and, J. M. Soler, Phys. Status Solidi B 215, 809 (1999).
50. N. Troullier, and, J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
51. L. Kleiman, and, D. M. Bylander, Phys. Rev. Lett. 48, 1425 (1982).
52. B. Hammer, L. Hansen, and, J. K. NArskov, Phys. Rev. B 59, 7413 (1999).
53. S. K. Estreicher, D. J. Backlund, C. Carbogno, and, M. Scheffler, Angew. Chem. 50, 10221 (2011).
54. O. F. Sankey, and, D. J. Niklevski, Phys. Rev. B 40, 3979 (1989).
55. O. F. Sankey, D. J. Niklevski, D. A. Drabold, and, J. D. Dow, Phys. Rev. B 41, 12750 (1990).
56. J. Coutinho, V. J. B. Torres, R. Jones, and, P. Briddon, Phys. Rev. B 67, 035205 (2003).
57. G. Mills, and, H. Jonsson, Phys. Rev. Lett. 72, 1124 (1994). H. Jonsson, G. Mills, and K. W. Jacobsen, in: Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations, edited by B.J. Berne, G. Ciccotti, D.F. Coker (World Scientific Singapore 1998), p. 385.
58. G. Henkelman, B. P. Uberuaga, and, H. Jonsson, J. Chem. Phys. 113, 9901 (2000).
59. G. Henkelman, and, H. Jonsson, J. Chem. Phys. 113, 9978 (2000).
60. M. Budde, G. Lüpke, C. Parks Cheney, N. H. Tolk, and, L. C. Feldman, Phys. Rev. Lett. 85, 1452 (2000).
61. C. Peng, H. Zhang, M. Stavola, V. Yelundur, A. Rohatgi, L. Carnel, M. Seacrist, and, J. Kalejs, J. Appl. Phys. 109, 053517 (2011).
62. O. Anderson, A. R. Peaker, L. Dobaczewski, K. Bonde Nielsen, B. Hourahine, R. Jones, R. Jones, P. R. Briddon, and, S. Åberg, Phys. Rev. B 66, 235205 (2002).
63. J. D. Holbech, B. Bech Nielsen, R. Jones, P. Sitch, and, S. Öberg, Phys. Rev. Lett. 71, 875 (1993).
64. S. K. Estreicher, Acta Phys. Polon. 102, 513 (2002).
65. C. Peng, M. Stavola, W. Beall Fowler, and, M. Lockwood, Phys. Rev. B 80, 125207 (2009).
66. J. R. Byberg, B. Bech Nielsen, M. Fanciulli, S. K. Estreicher, and, P. A. Fedders, Phys. Rev. B 61, 12939 (2000).
67. E. V. Lavrov, L. Hoffmann, B. Bech Nielsen, B. Hourahine, R. Jones, S. Öberg, and, P. R. Briddon, Phys. Rev. B 62, 12859 (2000).
68. C. Peng, H. Zhang, M. Stavola, W. Beall Fowler, B. Esham, S. K. Estreicher, A. Docaj, L. Carnel, and, M. Seacrist, Phys. Rev. B 84, 195205 (2011).
69. N. Fukata, and, M. Suezawa, J. Appl. Phys. 87, 8361 (2000).
70. J. W. Corbett, J. L. Lindström, and, S. J. Pearton, MRS Proc. 104, 229 (1988).
71. B. L. Sopori, K. Jones, and, X. J. Deng, Appl. Phys. Lett. 61, 2560 (1992).
72. B. L. Sopori, X. Deng, J. P. Benner, A. Rohatgi, P. Sana, S. K. Estreicher, Y. K. Park, and, M. A. Roberson, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 41/42, 159 (1996).
73. Y. K. Park, S. K. Estreicher, C. W. Myles, and, P. A. Fedders, Phys. Rev. B 52, 1718 (1995).
74. B. Bech Nielsen, P. Johannesen, P. Stallinga, K. Bonde Nielsen, and, J. R. Byberg, Phys. Rev. Lett. 79, 1507 (1997).