Плавление и отвердевание поверхностного слоя монокристаллического кремния при импульсном лазерном нагреве

Методами оптического зондирования и детектирования импульсного теплового излучения изучены фазовые переходы кристалл $\leftrightarrow$ расплав, происходящие в кремнии под действием наносекундного излучения рубинового лазера. Проведено электронографическое исследование структурного состояния поверхности полупроводника. Экспериментально показана неоднородность фазовых переходов. Локальные отклонения скоростей плавления и кристаллизации приводят к неровности межфазной границы, при зондировании которой через базовый объем наблюдается нарушение зеркальности отражения пробного пучка. На основе численного решения задачи Стефана дано описание динамики изменения потока отраженного излучения, которая в основном определяется нестационарным оптическим поглощением в нагретом слое монокристалла. Показано, что возможное уменьшение степени переохлаждения поверхности расплава в процессе эпитаксиальной кристаллизаци незначительно. Установлено, что наличие на облучаемой поверхности инородных микронных частиц может приводить к локальной латеральной кристаллизации расплава и образованию в тонком поверхностном слое монокристалла неориентированных включений кремния.