We propose an atomistic model to describe extended {311} defects in silicon. It is based on the combination of interstitial and bond defect chains. The model is able to accurately reproduce not only planar {311} defects but also defect structures that show steps, bends, or both. We use molecular dynamics techniques to show that these interstitial and bond defect chains spontaneously transform into extended {311} defects. Simulations are validated by comparing with precise experimental measurements on actual {311} defects. The excellent agreement between the simulated and experimentally derived structures, regarding individual atomic positions and shape of the distinct structural {311} defect units, provides strong evidence for the robustness of the proposed model.

1.
N. E. B.
Cowern
,
G.
Mannino
,
P. A.
Stolk
,
F.
Roozeboom
,
H. G. A.
Huizing
,
J. G. M.
van Berkum
,
F.
Cristiano
,
A.
Claverie
, and
M.
Jaraiz
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
4460
(
1999
).
3.
A.
Claverie
,
B.
Colombeau
,
B. D.
Mauduit
,
C.
Bonafos
,
X.
Hebras
,
G. B.
Assayag
, and
F.
Cristiano
,
Appl. Phys. A
76
,
1025
(
2003
).
4.
H.
Park
and
J. W.
Wilkins
,
Phys. Rev. B
79
,
241203
(
2009
).
5.
H.
Park
and
J. W.
Wilkins
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
171915
(
2011
).
6.
J. P.
Goss
,
P.
Briddon
,
T. A. G.
Eberlein
,
R.
Jones
,
N.
Pinho
,
A.
Blumenau
, and
S.
Öberg
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4633
(
2004
).
7.
W. L.
Ng
,
M. A.
Lourenco
,
R. M.
Gwilliam
,
S.
Ledain
,
G.
Shao
, and
K. P.
Homewood
,
Nature
410
,
192
(
2001
).
8.
D. J.
Eaglesham
,
P. A.
Stolk
,
H.-J.
Gossmann
, and
J. M.
Poate
,
Appl. Phys. Lett.
65
,
2305
(
1994
).
9.
S.
Takeda
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
,
L639
(
1991
).
10.
M.
Kohyama
and
S.
Takeda
,
Phys. Rev. B
46
,
12305
(
1992
).
11.
S.
Takeda
,
M.
Kohyama
, and
K.
Ibe
,
Philos. Mag. A
70
,
287
(
1994
).
12.
M.
Kohyama
and
S.
Takeda
,
Phys. Rev. B
51
,
13111
(
1995
).
13.
J.
Kim
,
J. W.
Wilkins
,
F. S.
Khan
, and
A.
Canning
,
Phys. Rev. B
55
,
16186
(
1997
).
14.
P.
Alippi
and
L.
Colombo
,
Phys. Rev. B
62
,
1815
(
2000
).
15.
J. P.
Goss
,
T. A. G.
Eberlein
,
R.
Jones
,
N.
Pinho
,
A.
Blumenau
,
T.
Frauenheim
,
P.
Briddon
, and
S.
Öberg
,
J. Phys. Condens. Matter
14
,
12843
(
2002
).
16.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
I.
Santos
,
P.
López
, and
M.
Aboy
,
Phys. Rev. B
78
,
193201
(
2008
).
17.
K. J.
Dudeck
,
L. A.
Marqués
,
A. P.
Knights
,
R. M.
Gwilliam
, and
G. A.
Botton
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
166102
(
2013
).
18.
M.
Tang
,
L.
Colombo
,
J.
Zhu
, and
T. D.
de la Rubia
,
Phys. Rev. B
55
,
14279
(
1997
).
19.
F.
Cargnoni
,
C.
Gatti
, and
L.
Colombo
,
Phys. Rev. B
57
,
170
(
1998
).
20.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
J.
Hernández
,
J.
Barbolla
, and
G. H.
Gilmer
,
Phys. Rev. B
64
,
45214
(
2001
).
21.
22.
F. H.
Stillinger
and
T. A.
Weber
,
Phys. Rev. B
31
,
5262
(
1985
).
23.
M.
Posselt
,
F.
Gao
, and
D.
Zwicker
,
Phys. Rev. B
71
,
245202
(
2005
).
24.
D. A.
Richie
,
J.
Kim
,
S. A.
Barr
,
K. R. A.
Hazzard
,
R.
Hennig
, and
J. W.
Wilkins
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
045501
(
2004
).
25.
S.
Lee
and
G. S.
Hwang
,
Phys. Rev. B
78
,
045204
(
2008
).
26.
S. K.
Estreicher
,
M.
Gharaibeh
,
P. A.
Fedders
, and
P.
Ordejón
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
1247
(
2001
).
27.
N.
Arai
,
S.
Takeda
, and
M.
Kohyama
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
4265
(
1997
).
28.
J. W.
Corbett
,
J.
Karins
, and
T. Y.
Tan
,
Nucl. Instrum. Methods
182/183
,
457
(
1981
).
29.
H. G. A.
Huizing
,
C. G. G.
Viser
,
N. E. B.
Cowern
,
P. A.
Stolk
, and
R. C. M.
de Kruif
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
1211
(
1996
).
30.
K. J.
Dudeck
,
E.
Haunte-Ceron
,
A. P.
Knights
,
R. M.
Gwilliam
, and
G. A.
Botton
,
Semicond. Sci. Technol.
28
,
125012
(
2013
).
31.
R. F.
Egerton
,
Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscopy
(
Plenum
,
New York
,
1996
).
32.
J. M.
Haile
,
Molecular Dynamics Simulations: Elementary Methods
(
John Wiley & Sons
,
New York
,
1992
).
33.
S.
Munetoh
,
K.
Moriguchi
,
K.
Kamei
,
A.
Shintani
, and
T.
Motooka
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
4879
(
2001
).
34.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
M.
Aboy
,
L.
Enríquez
, and
J.
Barbolla
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
135504
(
2003
).
35.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
P.
Castrillo
, and
J.
Barbolla
,
Phys. Rev. B
71
,
085204
(
2005
).
36.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
P.
López
,
I.
Santos
, and
M.
Aboy
,
Phys. Rev. B
76
,
153201
(
2007
).
37.
L. A.
Marqués
,
L.
Pelaz
,
M.
Aboy
, and
J.
Barbolla
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
216
,
57
(
2004
).
38.
C. W.
Gear
,
Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations
(
Prentice-Hall
,
Englewood Cliffs, NJ
,
1971
).
You do not currently have access to this content.