Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

8
phys. stat. sol. b) 222, 133 2000) Subject classification: 61.72.Ji; 78.55.Ap; S5.11; S6 Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si R. Jones a), B. J. Coomer a), J. P. Goss a), S. Úberg b), and P. R. Briddon c) a) Department of Physics, University of Exeter, Exeter, EX4 4QL, UK b) Department of Mathematics, University of Lulea Ê, Lulea Ê S-97187, Sweden c) Department of Physics, The University of Newcastle upon Tyne, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, UK Received April 3, 2000) Dedicated to Professor Dr. Wolfgang Schro È ter on the occasion of his 65th anniversary The properties of multi-vacancy and multi-interstitial defects that possess luminescent bands around 1 eV are reviewed. Prominent among these are the hexavacancy and tri- and tetra-self- interstitial defects. It is suggested that the formation of these defects on dislocation cores could lead to the D1 to D4 photoluminescent bands linked to dislocations in Si and SiGe. 1. Introduction The origin of the photoluminescent bands D1 to D4 at 0.807, 0.870, 0.935 and 1.0 eV connected with dislocations in silicon has been a major problem even after almost a quarter of century of investigation [1]. The recent observations [2] of room tempera- ture electro-luminescence from D1 and D2 has spurred further activity. Many experi- ments have been carried out, and models advanced, but none has been universally accepted due in no small way to the difficulty of identifying point defects clustered at the dislocation core. It does seem likely that the reconstructed cores favoured by theory [3] cannot lead to optical transitions as low as around 0.8 eV. Thus models based on gettered impurities like transition metals [4], oxygen [5] or intrinsic defects like kinks and jogs [6] have been proposed. The prevalence of the bands ±± seen in FZ and CZ n-Si and p-Si as well as SiGe ±± gives doubt that impurities are primarily responsible while kink and jog densities are sensitive to annealing conditions. Instead we propose here, that multivacancy and/or self-interstitial clusters trapped at the core may be responsible. Of course, such defects may arise from oxygen precipitation or from the growth of transition metal colonies and the origin of the luminescence is misdiagnosed. This hypothesis has grown out of recent investigations into optically active multi- interstitial and multi-vacancy point defects in Si. Our conclusion is that there are small aggregates, stable to 500 C, which are optically active giving luminescent and absorp- tion bands around 1 eV, and these results advance naturally the hypothesis that the D bands are due to similar vacancy and interstitial clusters trapped at the dislocation core. R. Jones et al.: Intrinsic Defects and Optical Bands in Deformed Si 133

Transcript of Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

Page 1: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

����� ����� ��� �� ��� ��� �����

������� �������������� ��������� ��� �!�� � ���� ��

��������� ���� �� �� � �� � ������� ��� � ��� �� ����������� ���� ��

�� ����� �� �� �� ���� �� �� �� ��� �� �� ����� �� ��" �� �� ������� ��

��� �������� �� ������� ��������� �� ������� ������� ��� ���� ��

��� �������� �� ����������� ��������� �� �� ��!� �� ��! "#$%&'%� "(�)�

��� �������� �� ������� *�� ��������� �� +�(���� � ��� *���+�(���� � ��� *��� +�& %,�� ��

#����$�" !�%� � �����

&�"�����" �� '%������% &%� (��)��) ���%�* ��% �� ��� �������� �� ��� � �� ����$�%��%�

+�� �%���%���� �� ,���-$������ ��" ,���-����%������ "������ ���� ������� �,�������� ���"��%���" � �. �%� %�$��/�"� '%�,����� �,��) ����� �%� ��� ��0�$������ ��" �%�- ��" ���%�-���-����%������ "������� 1� �� ��))����" ���� ��� ��%,����� �� ����� "������ �� "��������� ��%�� ���"��" �� ��� &� �� &2 ������,�������� ���"� ��3�" �� "���������� �� �� ��" ��4��

�� ����� ������

+�� �%�)�� �� ��� ������,�������� ���"� &� �� &2 �� ����� ����� ��5� ��" ��� �.��������" /��� "���������� �� ������ ��� ���� � ,���% �%���, �$�� ����% �,��� �6��%��% �� �����%� �� ��$����)����� 7�8� +�� %����� ����%$������ 7�8 �� %��, ��,��%�-��%� ����%�-�,��������� �%�, &� ��" &� ��� ���%%�" ��%���% ����$���� 9��� �0��%�-,���� ��$� ���� ��%%��" ��� ��" ,�"�� �"$����" ��� ���� ��� ���� ���$�%����������" "�� �� �� �,� /�� �� ��� "�������� �� �"��������) ����� "������ �����%�" ����� "��������� ��%�� 1� "��� ���, �3�� ���� ��� %������%����" ��%�� ��$��%�" ������%� 7�8 ������ ��" �� ������ �%��������� �� �/ �� �%���" ��� �.� +��� ,�"������" �� )����%�" �,��%����� �3� �%�������� ,���� 728 �0�)�� 7 8 �% ���%����� "�������3� 3��3� ��" ��)� 7�8 ��$� ���� �%�����"� +�� �%�$����� �� ��� ���"� :: ���� ��;< ��" =< �-�� ��" �-�� �� /� �� ��4� :: )�$�� "���� ���� �,��%����� �%� ������ �%��������� /��� 3��3 ��" ��) "�������� �%� �������$� �� �������) ���"������� 1�����"/� �%����� ��%� ���� ,���$������ ��">�% ���-����%������ �����%� �%����" �� ��� ��%�,�� �� %���������� ?� ���%�� ���� "������ ,�� �%��� �%�, �0�)�� �%����������� �%�%�, ��� )%�/�� �� �%�������� ,��� ������� ��" ��� �%�)�� �� ��� �,��������� ��,��"��)����"�+��� ���������� ��� )%�/� ��� �� %����� ��$����)������ ���� ������� ����$� ,���-

����%������ ��" ,���-$������ ���� )������ �� ��� ?�% ��������� �� ���� ���%� �%� �,��))%�)���� ����� �� �� �= /���� �%� ������� ����$� )�$��) �,�������� ��" ����%�-���� ���"� �%���" � �. ��" ����� %����� �"$���� ����%�� ��� ���������� ���� ��� &���"� �%� "�� �� ��,��% $������ ��" ����%������ �����%� �%����" �� ��� "�����������%��

�� ����� �� ��� 1��%����� &������ ��" ?����� @��"� �� &���%,�" �� ���

Page 2: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

�� �� ����������

?�% ��$����)������ ��)�� �� �������) ��� ����%��� �%���%���� �� ��� ��0�$������ �� ���+�� �"�� ��%, �� ���� "����� �������� �3� ����% $������ ����%�� "��)��) ���"� /������$� � ���"���� �� %������%��� �� ���%�� +�� ���� 3��/� �0�,�� �� ��� "�$������/��%� ���% �� ��� "��)��) ���"� �%� ���%�" ���"��) � "����� /��� =�� ��,,��%� ��"/���� ����%��� ����$��� �%)�� �,������ �%�, ��� �/� %�,�����) �� "��)��) ���"����) �� ��� ,�%%�% ���� 7�8� +���� "��)��) ���"� )�$� �������% �$�� �>�� ��" A>���� �� � ��2� ��" �� � ���� �. %�������$��� +��%� �� ��� � "���% �$� �� �$ � ���5 �.�+�� .�

� "����� �� ������� ����$� ��" �� ����%����� ���" �� ����" �� ���2 �. "�� ���%��������� ���/��� ����%�� ������ 7�8� +��%� �%� �� �,��������� �%��������� �%���"� �.� ;�%���% ���%� ��� ���� �� �,��������� ���"� �� ��% 3��/�")� ��%%����" /���.� .2 ��" . � 1� � ����� "������ �� �� ��� ������� �� ���% �� � ��� "��)��) ���"���" ���� � ��$� "��� )��-�$��� ���� �$�� ��� �%�� ��%%��%� ��" �� ���� ��� " A �>����%)�" "������ ��� �� "������" �� ����%�� ��%�,�)����� %�������� B'#�� +���� $�-����� "������ ,�� ���� �� ���-%�"����$� ����%�� ��" %�,��� �� /��� �%����" �� � "��-������� ��%�� !���%"��)� ���� �%� ���3�� �� �� %��������� ��% ��� & ������ �����=����"�% ��/ ��/�$�% .�� +��� ���� �� ��� ��%�� $������ "����� /���� ���" �,�-

����� �� ��� � �. %�)���� +��� ��� ��0 "��)��) ���"� ���$� ��" ��0 ���/ ��� ��0�)���� %�,�$�" �� ���,� ��� ;�)� ��� 1� ���� ���� � ��� ���"� ��� �� ���%�" �� ��" �"����� ,�"� /���� ����%���� ����$��� �� ,���,� 75:��8� +�� %������%������ �� ��,-,��%�� ��" ��� %������) ��,,��%� �� ��� ����%� �� &�"� +��� %������%������ �� �� ���%����,��% �� ���� ����%%��) �� � "��������� ��%��C�/ ��� 6������� �%���� �� �� ��� ����%��� ����$���% �� ��� ��0�$������� +��� ���

��/ ���� ���/�%�" ��� �� �� ��"�%��� /�� 7��8� 1� ��� ���� ����" ���� ����%�� �%%�-"����" �� ���������) ����� �,�� �� ��"%�)�� ���"� � ��,��% �� ������,�������� ������3�" �� ��"%�)�� 7��8� 1�"��" ����� ���� ����� �� ,�0��%�� �� ��"%�)�� ��" "����%��,�%�$��) ���� ����� ���,� �%� ��%� �� ��� ������ ����%� �� ��� "������ 9�%��$�% ��������� �� ��� ���� "�,����%��� ���� ��� �� ����� ����%�� @2� �������� �/� �6��$���� D���,�� (��� �� ��� �%�)�� �� ���� ���E=�%��� �������) ���"��� "�,����%��� ���� �� ����%�� �%%�"����" ,���%�� � �,����-

����� ���" �� ����� �. ���" ��� �-��� ����%� �� � ��,��%���%� %��)� �� �� �����2 � �= /��� ,���$������ "������ ����"��) ��% �0�,�� . �%� 3��/� �� ����%� +�������%� �� ����$�" �� �� ���%����� �� ��� �%�"������ ���%����� /��� �%%�"������ /����������%������ +�� "����� ��� �� ��)��" ��"�% ��%��� �� � ��,��% ,����% �� ��� "�$��������))�����) �� �� � ,���-$������ ����%�� 9�%��$�% ��� �-����%� �� ��� ��%,�" /��� ��-

��2 �� ����� �� ��

;�)� �� 1"�� ��" %������%����" ��0�$�-����� "������� +�� �%�����%��� ����%�� %�-�%����� ��� $������ �����

Page 3: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

"%�)�� �� �%����� ��� ��� ����% D-%����" 'F ����%�� �%� ���� "������"� 1� ���,� �������� ��"%�)�� �� %������) /��� ��� �-����%� ��"��) �� ��� ��"%�)�� %����" "�������! ���"� �� ��� ������ �� � ,�)����� ���" �� ��� �-��� ��� ���/� ���� ��� "����� ��

�%�)��� 7��8� C�/ � ���% �� �-���� �� ���,� ��� ��� �� �""�" �� � �%�)��� ����%� ����� "����� ��������� ��%���% ��,,��%��� ���� �� ��$�%����� +�� �������$� ��,,��%� ����� �-����%� �� ���� &�" ��" ���� �� ��� ��� ��,,��%� �� ��� ��0�$������� C� ����%���-��� "����� ��� ���� �����%����" /���� ��� ���� ��,,��%� ��" /� �����"� ���� ����-��� �� "�� �� ��� ��0�$������� +�� ���������� 7��8 /� ��$� ��%%��" ��� �����%� ���$��/ ���� � ��%��) %������%������ ����%� ���/��� ��� �/�$� "��)��) ���"� �� .� ��"���� ��� ������ �%��������� �� ��� $������� �� ��� ���" )�� �%� ��������1� ��,,�%� ��� ��0�$������ �� ��� ��� $������ �))%�)��� 3��/� �� �� �������

����$� �� ��� � �. %�)��� ��� �� ���%�� ���%� �%� ,��� ����%������ "������ 3��/� ���,��������� �� ���� ���%)� %�)����

� ����������� !������

;%�, � ����%����� $��/����� �������) ��� ��%����%� �� ���-����%������ �����%� ��� ����� ��)�� ������ �%��� +��%� �%� ,��� ����%� "����) /��� ������� ��%����%�� ��� %�)%��-���� ���%� ��� ���� ��/ ��%���� ����,��� �� �%� �� %���� ��� ����%�� �� ����%$�" "�-������ D�%� /� �"��� � "����%��� ��%���)��9��� /�%3�%� /��" �)%�� ���� �� ����%������ "����� /���� "��)��) ���"� ��� ��

%������%����" /��" �� ��%�����%� ������ +��� �� ��� ���� ��% ��� ���%�-����%������ 12"����� ���� ��� �� ���% 7���8 ����-����%������� 7�� �2 � 8�+�� ����-����%������ ���/� �� ;�)� � ��� �/� �%���)��� �-�%����� /���� ��� �� ���-

��"�%�" �� "��)��) ���"�� +���� %��"�� %���� /��� ����% "������� 1�"��" �� �� /� 3��/���� ��� ����%������ ��,��0�� /��� ��"%�)�� ���"��) � �����$� "����� 1D� 7��8� +��� �$�� �� ��� ����%� ����%������ 1� ��" � "����%��� ��%����%� �� �� ���% ���� 1D� �� � ��%-��%��" 7���8 ����-����%������ ����%���" /��� D� C�/ �� /� �%��) ��)����% �/� ���)����%-��) ����-����%������ "������ �� �� ;�)� � ���� ��� ���% �� "��)��) ���"� ��� �� %����-��%����"� +�� %������%����" ���" �%�")�� ��� �/� ����-����%������� ���) 7���8�

1��%����� &������ ��" ?����� @��"� &������" �� '������� &���%,�" �� ��

;�)� � ;�)� �

;�)� �� ����,���� �� ��� 7���8 ����-����%������� !�� ��"�����" �%� ��� �/� �-�%����� ���������" /������ ��%����"-���%"�����" ���,�

;�)� �� +�� %������%����" ���-����%������ ���%� +��� ��,��0 ��� ��������� �/� ��%����" ���%"�-����" ���,� /��� �-�%�����

Page 4: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

(� ��/ ���/ ��� ����% ���% �� "��)��) ���"� ���)7����8 ��� ��� �� ��,�����"� ������� /� �%��) �� ��-����% "�-����%������ �� � ���)����%��) ���� ����� +����3� ��� ��%�� /� ������� �/� "��)��) ���"� ��" ���%������%����" ���"� @�� �����) ���, ��0� �� ��������% ���� ��/� �� �� ���% �� ��� ���% "��)��) ���"���)��" ���) 7����8� ��%,��) ���)����% ���% %����-��%����" ���"� ��%�� �� ����� �� ���/� �� ;�)� 2� ����� "����� ��� ���� ��))����" �� !%�� �� �� 7�28 �� � �/���%)� ����%������ �����% �� ��� D�/�$�% ��� ��,� "�-

���� ��� ���� ��))����" ,��� ��,�� ��" ��� ��%���� %���%���� /� �%� �/�%� �� �� "���� D�,�� 7��8 /�� �%)��" �� �� � ���"��) ���3 ��% �� �0���"�" "����� �� "��,��"���" ��� ������� 9��� ��" +�3�"� 7��8 ��$� ��))����" ���� �� �0���"�" ���� ����%-������ ������� �� 4� ��� ��� ��,� ��%����%��1� �� ���% ���� ��� �������� �� ��� "����� �%���� �%�, ��� ��,������� �� "��)��)

���"� ��" ���� %����� � �%���� 6�������� 1� ���%� �%� �� "��)��) ���"� �� ��� 12 "����� ���� ��%�� �3� %������%����" ��%���� ���%� /� �� �� )�� ������ ��" ��� "����� /� ������%���� ,�)������� ��" ������� ���%�� D�/�$�% ��% ���������� 7� 8 ���/ ������� "����� �� ��� ���%� ��" ��� � "��� "���% �$� �� ��� �/�% ��� �� ��� ���" )���+�� 6������� ��/ �%���� �� /�� ����" ���� ����%�+� ���/�% ���� �� �� �����"�% � ��)�� ���"��) ,�"� /��%� �� ���,�� �%���� ��

�����" �� ���)����%��) �%����� �� � ������ �� ���%"������� .� 1� ��� D�,������� ,�-�%�0 ��,���� ���/��� ���)����%��) ������) ���,� �� / ���� �� �� ���� �� ���/ ���%� ��� ���" �� ������ ��%������) �%�, �. �/� �� . �/�� C�/ �,�)��� �� ����%������ "����� ��-��%��" �� ��� ,�""� �� ��� ������ ��� ��$��) ��� ��,� ���%"������� �� ��� ��3 ���,��+���� ���"� /� �� ��,�%����" ��" �����6����� ��� ,�)����"� �� �/� /� �� �������%����" �� � �����% ��� �� � � 1� ��� �� ���/� ���� ��� %��)� ��% ��� ���%)� ��)��$�-��� �� ��/ ���%����" �� �.� �/� �� .� �/�� +��� /� �0���� ������ �� ,�$� ��� �� ���$����� ���" ���� ��� )�� �%����) �%�, ����� ��%��)�����" ���"�� +�� ��,� ����������� %�����" �� ��� ������ �� ��� ����%������ �� �� ���� ���%���� ��� ���%"������� .� 1� ����/�� /� ��� ��%���"� ��%��$�� ���� ����%������ "������ ��� )�$� %��� �� ������ �� ����/�% ��� �� ��� )�� ���� �� �$� ?� ���%�� ���%� �%� ,��� ��%,� ��� �����"�%�" ������ ��,�� ��)�� ���"��) D�,�������� +��%� /� �� ����)�� �� ���" ��)�� ��" �� ���"��)��� ,��%�0 ��,���� ��" ����� /� ��� ����� � ����� �� ��� "����� �$��� C�$�%-������ ��� ���� ���������� /� ��� "� �� �� ��� �� �� ������ "������ ��������� ,����"�� "�"��� ��� ��%����%� �� ��� "����� ��" ���� �� �$����� ��� ���������� ���%)�� +��� ����� ���%)� �������%� �� %�,�$� �� ����%�� �%�, ��� "������$� �%����� ?�% �������������/�" ���� ���� �� �,��� ��� ��,� �� ��� ���������� ���%)� �� ��� ����%������ ��%���"����� =�� +��� /� �����"� 7�58 ���� ��� "����� ,��� ��$� � ��,��% "���% �$� �� =�

/���� �� 3��/� �%�, "��� �$� �%������� �����%������ &F+�� ���"��� �� �� ���$ � ���� �.� +�� �,�������� �� ���� 12 �� �-�� ����" �� �%����� �� �� ������" �������1�2 ��" ���� B'# ����$�� (� ��/ ��3 /�����% �� B'# ��)�� ��� ���� ����" /����%���%���� �0�����" �� 12�

��� �� ����� �� ��

;�)� 2� ����,���� �� ��� ��� %������%����" 12 "�����

Page 5: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

+�� @� B'# ����%� " A �>�� ��� ���� ��$����)���" �� @%�/�% 7��8� +��� ����%� ��"������" �� ����%�� �%%�"����" �-���� ;<-�� ������" ���/��� ��� �� �� �=� 1� ���-������ &�" ��,,��%� ��� ��,� �� 12� +�� "����� �� ���%� $�%� ����� ��" ��� %����" ���0�)�� �% ��%��� �� ���� �,�� @� ����%�� ��� �� ��%,�" /� ���$� ��� �������%�������� ����� ��,����� @%�/�% ,�3�� ��� ����� ���� ��� ������ ��,,��%� �� ��� ��� %������ ,������ �$�%�)��) �� �� � ����-+��% "����%���� �� � $������ ����%� ��� %����% �����,,��%� �� ���%������ D���%���� ����%������� �� �/� ���,� ���) ��� �%������ 7���8 �0����$� ���� %���$�"� +��� �,���� ���� ��� ��%� �� ��� "����� �� �,��� ��% ����%/�������%������ /��� � ���6�� ���, /��" ��$� ���� "������"� ?� ���%�� � ����� �%���%-���� �%� �0�����" �� 12 �����)� �� ���� @%�/�% ��))���� ���� ��� "����� �� � "�-����%���-���� +�� "���% �$� ��� ���� ����" �� �$ � ���5 �. �� 9�3����$ �� �� 7��8 /������" � ��%%������ ���/��� @� ��" ��� �$ � ���5 �. �$� "������" �� &F+�� +����)%��� %�,�%3��� /� /��� ��% ����,��� �� ��� "���% �$��+��� ��� �%���%���� �� @� �%� ����%�� �� �)%��,��� /��� ��� ����������� @�� �� ���

"����� ������� ����$�E (� ����$� ���%� �� � ��3 /��� � �%�,����� ������ ����%� ���"1� �% G ����5� �.�� +�� �������� 1� �� ����%������ ��" ,�� �� ��������) /��� ��� �%�-����%������ 1� ��" �� /� ��� %���% �� ��� ������ ����%� �� G�+�� ������ �� �������) �%%�"����" �% �,�����" �� ��" ���/��) ��� �$������ ��

������,�������� 'F� ����%�� �� ����%����$�� +�%����,� �� �� 7��8 �,�����" =H-�� /��� '��" @ ���� ��" �����6����� ������" ��� ��,��� ���/��� ��� ��" ��� �=� !� ��� �= ���%��) 'F ��� ���" 1� �% ( �� ����� �. /�� "������"� 1�� ��������� %����$� �� @-%����"����" �0����� ��%�� ���%����" ���� ����� ��� �= ��" ���� "��%����" ��" ��� ��� "����-���%�" �� �� �=� !� ��� ( ��)�� "�,������" ��� ��������� �� ��� G-��� ���%����"� +���/�� ��� �%����� �� ��� �= ��� ����,� ����%��� �� ��� �= ��" ��� ��������� ���%����"���� ����� �%���" 2 � �=� 1� �����6����� "��%����" ��" $������" �� ��� �=� +���� �/����� "�,�����" ��� �����%�, ��� ���%� /�%� ��� ������� ���"� "�� �� 1� �� ����� �. ::� �%�)��� "����� ���������) �/� @ ���,� 7��8 :: ��" � ��� �� ���5� �.� 1���%�����)� �������) �� �� ��,�����%� ���������) =� �" � ��,��% �����%�, ��� �� �""������ ���"�� ��55� �. /�� "������" /���� "�������%�" �%���" � �=� ��,��% %����� /�%� %�-��%��" �� !/�"�3�3�%�, �� �� 7��8� D�%� ���� =H-�� ��" ;<-�� /�%� �,�����" /��� =��" ? ��" ������" �� �� �=� @���"�� ��� /� 3��/� ��%��� ��" �0�)�� %����" �����' ������ �.� D ��5� 2 �.� F ������ �.� 4 ��5�52 �.� ��" = ����5� �.� ��� G��" ( ���� /�%� ��� "������"� 9�%��$�% �� ;<-�� ����� ��)����% /��� ��� I ��� ������ �. /�%� ��� �%������ �,�������� !)��� ��� ( ��� �����)� "������" �� �� � � �= $������" �� 2�� �= /��� ��� G ��� /�� ����%$�" �%�, ����� � � �� �� �=�1� ��,,�%� ��� �������) "��� �� �%%�"����" ;<-�� ��"����� ���� ��� ( ����%� ��

��%,�" �� �� ��%��% ���)� ���� G ��" �� ����� ���� ����� � � �= ��� �� ���� "����-���%� ��� G ����%� �$�$�� ��" �� ����� ���� ����� �� �=� +��� �� �� ����%%�" ���� ���( ��" G ���� �%� %����" �� ���%����� "������ ��" ��� G ����%� �� � �%)�% �))%�)������� (� @��� ������ ��)��� �%� ���� �� ����%����� �� /� �� �,��������� ��" %��%�-���� �%��������� ���/��� )�� ������� +��� "�����)������ ���, �%�, ����" �0����� �%����-����� ����" ��% �0�,�� �� ��� � ����%��C�/ ����0�� ��%��� ,����%�,���� ��$� ���� ��%%��" ��� �� ���� �� ����� ����%���

;�% G ��� ��� �� ���� ���� �/� �� ����� ��%��� /��� ��� ��,������ ����) "������" /����� � ���" ��%�� �� ��%��� �0�� ��" ��� ����% ��%���"����% �� �� 7�28� ��,��%� ���G ��� �� ���� ��"�% ����� ��� ��� �� ����� ��%���� 1� �� ���% ���� ���� ����$���% ������������ /��� &�" ��,,��%� �� ��� ������ �%�������� ����%� ���/��� �����% �� ��" ��

1��%����� &������ ��" ?����� @��"� &������" �� '������� &���%,�" �� ���

Page 6: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

�% �� ��" �� ������� ��%�����) ���) ��� ����� "�%������ ��;�)� 2 /��" �%�"��� �6��$���� "������� D�/�$�% �����,� ��%��� �����%� �� ����" �� ��� ����%� ��� +" ��,,�-�%� ��� �� ���� ���� �� ����%�� "���� �%�������� ���"��� ����% �� ��� �� ��� ������ ��" �� ��,,��%�� +�� ��-���� �� ��%��� �� ���� %������" �� ��� �������) �� ��� ��,�����" ��" ��� �0����� ��� $��%���� ��%����%� �� �����������" /��� � �� �% � $��%������ ,�"�� D�/�$�% ���%� �� �� �$�"���� ���� ����� ,�"�� �%� ��$�$�" ��"���� ��� ��,,��%� �� ��� "����� �� �� ����$�" �� �� &�"�

4�$�� ��� ���%,� �������� �� ��� G "����� ��" ��� ��,,��%� �� �� ��,����) �� �"�������� /��� 12� D�/�$�% ��� ������� �%���, �� ���� ��� ��%��� �������$��� �� ��� "����� �����,����� �%)�� J�"�% 7���8 ��%��� ��� ��� ����� �� ���,�.>4'� /���� �� )%����%���� ��� �������) �� ��� ���"������ ���" 5�� ,�.>4'� 7� 8�� ?� ���%�� ���� ,�� %�-���� ��� �������� �� ��� %������%����" ���"� ��� �� ����%�%� �� ��� %�� ���� ����%������"������ �%� �������� ��%"� +�� �%�������� ���%)� �� ��� �. )%����% ���� ��� "���� ����� "���% �$� ���/ ��� ���"������ ���" �")� ��" �� �� �� �� ����%�� �%�������� /�������� ���� �/�% ���) ������ �%� ��$�$�"�;�%���% /�%3 �� �������%� �� �����%, ���� ��� "������ �%� ��� ��,�� (� 3��/ �%�,

��� B'# ��$����)������ ���� ��� %��%��������� ���%)� �� @� �� ��� �. ��" �� ���� ���%)����" �� ,����%�" ��% ��� G ����%� ���� �� /��" �%�$�"� �%%������� �$�"���� ��% ����"������ �� ��� "�������!���,��) ���� G �� ���� 12 �� �� ���% ���� ��� ( ��� ��������� ��/�% ����%�������

��" ��� ���������� ��))����" �%�$����� 7��8 �� ���� �� �� � �%�)��� ��%, �� 1� ���/� ��;�)� � +�� ��,,��%� �� ��� "����� �� 3��/� �� �� �%�)��� 7��8� +�� ,��� �$�"���� ��%��� ����)�,��� ��,�� �%�, ��� �������" ��� $��%������ ,�"�� /���� �%� ���� �� ������� %����� ����" �� �2 �,��� +��� ��"�%)��� �%)� �������� ������ /��� �5�� ��"����� +���� �,�� ���� ��� $��%����� �� "�� �� � ��,�%����" ��:�� ���" ���) �� ����%�)��� �0�� �� ���� ��� $��%������ ,�"� ��� ���$� ��� #�,�� ��� ��" �� ������" ����� �% �/� �� ���,��

�� �� "�������� ��� �

+���� ���"� �%� ����$�" �� �� %����" �� "���������� �� ���� ���%���� �� ��������� /���"��������� "������� +��� �%� ���� �� ���� =H ��" ;< ,���%�� �%%�������$� �� ���� ��"�%� ����� �� ���� �=� +��� �0����� ��%��) ���%������� ���) ��� "��������� ��� "�%��-���� 7��8� &� ��" &� �%� ������� �������" �� �0�)�� 7�5 ��8 ��" �/ �������%����� ���%�������� ,��� �,��%����� ���� �� =� 7�� ��8� D�/�$�% �%)�% �������%������ �� =�����%��� ��� ���"�� +�� ������ �� ��"%�)�� ��� ���� ����%�$�%���� 1����� %���%�� ��)-)����" � ����%������ �� ��� ���"� ��� ���% /�%3 ��"�����" ���� ��� ��������� �� ��,����"� ���" �� ���%����" 7��8� ��,��% ���� �%� ���� �� ��4� ������%� �� �� �� ������� �= �����)� ����% ���%)��� �%� %�"-������" �� ����� ��� �. 7�28�

��� �� ����� �� ��

;�)� � +%�)��� �%�-����%������ "�����

Page 7: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

1� �� ���% ���� �,��%����� ��$� �� ������ �� ��� ���"� ��" /� ������� ���� ��� �,��-%����� �% ��� ��4�:�� ����%���� )���%��� ����%������� �% ��� �3�� $�������� /���� �%������6����� �%����" �� ��� "���������� �,� �����%� �� ����� "������ �%� ��� ���%-,�� ����� ��" �%��3 �� �% ,�$� %���"� ���) ��� ��%� ���� ,�%� ����� �%)�%�����%� �%� ,�"�� =��%� �� 12 ��" .� �%� ����� �� �� �= �� ����� "������ ���� ����%�������� �� �3�� �� �� �������" �� � "��������� ��%�� +��� ���/� �� ��� ��%��� ��%-%���"��) ��� "����� ��� �� %���$�" �� ��� "���������� D�/�$�% ����% ��%����%� �� �3���� �� ��%��%��" /��� �����6���� ������ �� ����% ����%���� �$��� 1� ��� �$�� ,�$���/�%"� ,�"-)�� ���� /� ���������� � "�/�/�%" ����� �� ��� �,������ ���%)� ��" �����%���� �� ��� ���%,� �������� �� ��� �,���������� (� ���� �"������ ��� &-���" �,�-�������� /��� ����� �% �$�� �%)�% �����%��+��%� �%� ,��� 6�������� /��� ��� ���������� �"$����" ��%�� ��� ���"��) ���%)��� ��

��� �����%� /��� ��� ��%� ���" �� �� �$�����"� ��� ��%��%������ �� ����% ���%)� �$�������" �� ��� ��%�� ��� %���������� /��� ��� &F+� �$�� �� �� � ��� ��� �� ��"�� 2 �. ����%$�" �� �-�� 7� 8 ��" ��� �$ � ��2� �. �$� "������" �� �-�� �� /� �� ���"��������� %����" B'# ����%�� K� �� K 7��8� 1� �""����� ��� %��� �� �0�)�� ��"%�-)�� ��" =� ���" �� �� ��$����)���"� (� ���� �� "������ ����� ������� �� � ����%� ���-��������

������������� ��L� ����3� C;# ��" +;# ��" #� �� ����3� BC&B!�& ��% ��-������ �����%�� (� ��� ����3 4�%"�� &�$��� ��% ����� "�����������

#�����

7�8 �� �� �������� �� �� ������ ��" �� �� ���� �� �� B0��%� +���%� '���� F���� � 5� �55���7�8 !� "� ������#������� ��" �� $���� !��� '���� F���� $% ���� �55���7�8 �� ����� 9���%� ���� B�)�)� @ &� �2 ������728 �� %����� !� � &�� ��'(���� !� �� )�������(�� *�+%� ,�� ��" �� ��(����� �� !��� '���� &

�5 � �55���7 8 !� �� ������� ��" %� � ������ ��,����"� ���� +������ � ��2 �55���7�8 � �� $������ �� &� ������� *� %� ,�� ��" !� �� )�������(� �� !��� '���� ' ���� �55���7�8 � �� $������ ��" �� $� ������ '���� #�$� @ % 2� � �5�2��7�8 �� %� ��������� �� � �������� ��" �� -����� '���� #�$� @ ' 2�5� �5����758 �� �� ��� ��" .� �� ��� '���� #�$� @ ' � �� �5����7��8 �� .� !������ ��� �� &� %������� ��" �� �� )������ !��� '���� F���� &( 2�� �55���7��8 �� %�/�� ���� �� ������ �� �� ��0����� �� ������ �� �� ������� ��" �� .� !������ �� '����

#�$� @ $� �� 52 ������7��8 �� �� ��0����� !� � &�� ��'(��� ��" � ������ '���� #�$� @ )$ � �� �55���7��8 �� $���� '������ ��$� �5 �5����7�28 �� ����� �� ������ ��" -� .� 1�� '���� #�$� F���� &' 2�� �55���7� 8 �� �� ����� �� �� ���� �� ������ �� ����� ��" �� �� ������� ���,����"�7��8 -� �/���� �� ��� ���(���� �� &���1� �� ���� �� ������ �� �� ������� ��" �� ����� '����

#�$� @ )& 2�5� �55���7��8 �� %/�(� '%��� #��� ���� ! '� � �5����7��8 �� -/�� ��" �� ������ '��� 9�)� F���� &� 55 �55 ��7�58 �� �������� �� ������ �� ����� ��" �� �� ������� '���� #�$� F���� '� ���� �555��7��8 .� &� ���'�� '���� #�$� @ �� ��� �5� ��7��8 �� �� -/��� ��� �� �� �2���1�� �� ./�/��� ��" %� ����� ���� �� !��� '���� �� �55 �5����7��8 .� ����� ��� �� 3����� �� -� $������� ��" �� .����� 9���%� ���� ;�%�, �)'*�$ ��

�55���7��8 "� "� �'���(����� �� %���1� �� -������ �� &� &�������4� *� 5 ��� ��" �� $� ������

'���� #�$� @ �� �� �55���7�28 5� ���� ���'���� � ������ ��" !� � &�� ��'(��� ���" ����� =�,,��� �% 2�� �5�2��

1��%����� &������ ��" ?����� @��"� &������" �� '������� &���%,�" �� ��5

Page 8: Intrinsic Defects and the D1 to D4 Optical Bands Detected in Plastically Deformed Si

7� 8 &� �� &�/��� )� %� ��((��� ��" -� ������ '���� #�$� @ ���� �5����7��8 �� �� ����� �� �� ���� �� ������ �� ����� ��" �� �� ������� '������ �& *�&�� � �555��7��8 �� �� ���� �� ��" �� �� -/��1� �� !��� �����%������ �% �2� �5�5��7��8 -� �/���'� ��" .� �/��� �� '����6�� �� =2:��� �5����7�58 "� �� )��(������ � -������+���/(�� �� ��� �/� ��" !� �� *����� ����� ����� ��� �� �&�

�2� �555��7��8 �� %���� ��� B�%� ���)�� �� ?0�)�� '%����������� �� ������ .�� �� C!+? !�1 ��%� � D�)�

+������)� B"� �� ����� K�/�% !��"�,�� '��� &�%"%���� �55� �� 2�5��7��8 �� %����� -� �(����� �� �����(�' ��" �� .��� �(�1 !��� '���� F���� $( ���5 �55���7��8 �� "�/1��� -� �/���'�� 3� *������� ��" .� �/��� 9���%� ���� ;�%�, �%$*�(� ����

�55 ��7��8 �� �����/� �� �� �� .����� ��" .� �/��� �� !��� '���� &$ ���� �552��7�28 �� -� -����1 ��" .� � / 9���%� ���� ;�%�, �)'*�& � � �55���7� 8 �� "(���� !� �� $����� &� -����(�/�� %� �(�6����� ��" �� -�� �( '���� #�$� @ � � ��

�5� ��7��8 !� �� $���� ��" %� �(�6����� �� '����6�� �� =2:��5 �5����

�2� �� ����� �� ��� 1��%����� &������ ��" ?����� @��"� �� &���%,�" ��