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90°部分位错也是Si中的位错形式之一，它的运动会引起材料的塑性变形从而改变半导体器件的光、电特性。这个部分位错在晶体中会沿着<110>方向分布。位错的位错芯在重构后需要降低自身的能量，所以为了降低自身能量，90°部分位错的位错芯在重构后会形成一个稳定结构，这个稳定结构包含有四个共价键。原本的硅晶体内部原子是镜面对称的,但是重构之后的硅晶体并没有对称，而是形成了一个单周期结构的位错芯。人们认为这个单周期的结构是90°部分位错存在的主要形式，所以对于它的微观结构及运动特性的方面的研究非常多。Bennetto[24]等人在SP的基础上引入了弯结提出了一种比SP重构能量更低而且更加稳定的双周期重构形式。同SP结构一样，这种结构也是含有四个共价键的稳定结构。因为后者的原子键键长会比前者的短，所以DP结构不会引起较大的区域应力。此外，Valladares[25]等人也发现Si晶体熔化前90°部分位错都是DP结构。我们也可以看出90°部分位错主要以DP结构形式存在,这种结构比SP结构更加稳定，。

     图1-4  90°部分位错DP结构直位错、左弯结和右弯结偶极子模型源C于H优J尔W论R文M网WwW.youeRw.com 原文+QQ752-018766

（其中阴影部分表示堆垛层错区）

位错芯的悬键在两两重组之后会剩余一个孤立悬键，这个孤立的悬键就是重构缺陷（RD）。如图1-5中b所示，到目前为止已经有许多的实验以及使用第一性原理计算可以从不同的角度证明这个重构缺陷（RD）的存在。重构缺陷RD与弯结在30°部分位错的位错芯上相遇后会产生一种如图1-5中d，e所示的组合结构。30°部分位错的运动就会通过这种组合结构的迁移来完成。

一般情况下60°glide型位错在高温条件下会分解成一个30°位错和一个90°位错，与glide型不同的是，60°shuffle型位错在高温下并不会分解而是会具有非常高的可动性[26]。李成祥[27]等人使用分子动力学计算了60°shuffle型位错的运动，外延插值他们的计算结果可以推测出60°shuffle型位错的Peierls应力大约为1。2 GPa。 Pizzagalli[28]等人通过第一性原理估算出Peierls应力可能在1～2 GPa之间。

图1-5 30°部分位错错芯的左弯结（a），右弯结（c），重构缺陷（b），以及弯结与重构缺陷结合生成的左弯结-RD结构（d），右弯结-RD结构（e），深色部分为堆垛层错区。

Wang[29]等人改进了Peierls-Nabarro理论，然后通过数值计算得到shuffle型60°位错的Peierls应力大约为0。7～1。1GPa ，Zhang[30]使用Peierls-Nabarro理论计算得出应力大约为0。6 GPa。由以上可以得知硅中的shuffle型60°位错比其它位错更容易发生滑移，shuffle型60°位错的滑移是半导体Sil-XGe/Si异质结中释放失配应变的主要位错形式[31]。Bolkhovityanov[32]等人认为SiGe外延生长时产生的失配位错主要是60°位错和90°位错。在使用低温硅缓冲层技术生长薄膜外延的时候能看到许多处在外延层与基底的交界处的90°位错，由之前的许多实验我们可知90°位错的滑移性能远远比不上60°位错的滑移性能。因此SiGe/Si异质结中的失配应变大部分都是都是通过60°位错的滑移和扩展来释放的。因为会存在60°位错，所以如果我们想要获得高品质的SiGe外延层就必须要减少穿透位错的数量。探索60°位错的力学行为和运动特性就能够帮助我们深入了解SiGe/Si异质结最终完成我们的需求。所以对这个60°位错部分进行分子模拟就十分有意义。

从最初到现在的很多研究都显示出没有分解的60°位错一般情况下都在shuffle型滑移面上。Izumi和Yip等人[33]计算了Si中三维位错半环的形成过程，就是在shuffle型滑移面上两段60°位错和一段螺位错会组成一个半环，这个半环随后会有一系列的变化。Godet[34]等人发现在单轴拉伸、压缩下都会有shuffle型的60°位错成核，他们用多种经验势函数以及第一性原理计算发现在水平表面上位错不容易形成，反之位错在比较高的台阶上比较容易形成，因为台阶越高成核的临界剪应力就会越低，位错就越容易形成。 (责任编辑：qin)