Hornstra[35]最早提出了一个60°位错的shuffle型结构(图1-6中S1)，这个构型是一个由八个原子组成的原子环其中的一个原子会少一个连接键。随后Hirth和Lothe[36]提出了60°glide型位错的构型（图1-6中G）。在这个构型中每个原子都有稳定的三个键连接并不缺少键，所以G结构远比S1稳定，Blumenau[37]等人发现这种构型会再次重构形成DP结构。图1-6中S1所示的模型就是到目前为止我们研究60°shuffle型位错所用的模型，G构型就是研究glide型所用的模型。

图1-6 硅中60°位错构型

在1958年，Hornstra[38]第一次提出了如图1-7所示的A结构和C1结构，这两个结构就是螺位错的两个构型。两个shuffle型滑移面相交会有一条线，A结构的中心就在这条线上，而C1结构的中心在六环的短边的中点处，同时也在shuffle型和glide型滑移面的交线上。Pizzagalli[39]等人通过半经验势方法计算发现A结构的稳定性总是比C1结构要好。第三种构型的中心在六环的长边上最初由Koizum[40]i等人提出，如图1-7中B。但是随后发现使用第一性原理计算的时候B构型不稳定。最终，Wang等人证实了C1结构在经过DP重构之后会转化为C2结构[41]并且结构的能量也会降低很多，如图1-7所示。螺位错核心结构主要是A和C2构型。因为Guenole等人经过计算发现C1构型转化为C2构型需要的激活能非常低，非常轻易的就会发生转化，因此就说明C1构型不太可能存在。经过了大量的计算以后Pizzagalli等人又发现C2构型在大多情况下都比A更加稳定[42]。即使我们考虑到静水压力的影响，会C2构型对比A构型来说依然会更加稳定，因为A型位错的位错核能量在压应力作用下会下降地很明显[43]。

图1-7 硅晶体结构中的螺位错构型

除位错之外，高度密集的空位团在硅中很常见，通常由很多原因引起，比如说植入、放射和蚀刻等。空位团将与缺陷和杂质相互影响。然而，空位团和shuffle型位错的相互影响虽然很重要但是很少受到关注，可以说这是一个遗留问题。Si的低温缓冲层中存在着的大量的空位缺陷，这些空位缺陷在渗透力的作用下会形成一个个聚集体[44]，通常记作VN（N取正整数）。使用第一性原理的方法可以得知在这么多的聚集体中有一种稳定的六边形环状空位缺陷V6，本文中研究的空位缺陷也是V6这种形态的聚集体。

图1-8 六边形空位缺陷示意图

1。5 主要研究内容

本文的结构组织安排如下：论文网

第一章，绪论。本章首先介绍了研究课题的背景资料，随后分析了半导体材料的一些缺陷，然后对SiGe异质结构这种新的半导体材料进行了简单的说明，最后列举了Si中一些常见的位错形式。

第二章研究方法。本章中对本文研究所使用的总体知识进行了介绍，这些也是我们进行研究的基础。其中包括分子模拟方法，分子模拟所使用的软件，以及我们所需要使用的势函数。

第三章，硅中60°shuffle型位错之间的相互作用。本章中将建立一对60°shuffle型位错偶极子对模型，并通过计算机软件模拟其升温降温过程以及位错之间的运动过程。得到其运动需要跨过势垒，并且同一滑移面上两个位错之间相互作用和不同滑移面上的位错之间相互作用的不同结果。

第四章，硅中60°shuffle型位错与空位团的相互作用。本章中将建立一对60°shuffle型位错偶极子以及一个空位团簇的模型。同样地通过计算机软件模拟其升温降温和偶极子与空位团的运动过程。得到其运动需要跨过势垒，以及位错在遇到空位团簇的时候会被牵扯，当它通过空位团簇的时候速度会先提高再降低的结果。