差排(dislocation)是晶體中原子排列的錯位呈線狀延伸的缺陷,相當於晶體只有一部分滑移了1列原子時的邊界線,也稱為線缺陷。表示錯位方向與大小的向量稱為布格向量(Burgers vector),與差排線垂直者稱為刃差排,平行者稱為螺旋差排,介於兩者之間者稱為混合差排。
金屬之所以柔軟可彎曲,是因為差排容易移動;但在由共價鍵構成的矽中,室溫下差排幾乎不會移動。然而在高溫下會變得容易移動,晶圓承受熱應力時,差排會沿{111}面滑移並增殖。這種在熱處理中從晶圓邊緣或支撐處導入的缺陷稱為滑移(slip)。
差排對元件有害。差排周圍的鍵結扭曲,在能隙中形成能階,貫穿 pn 接面時會成為漏電流路徑。此外金屬雜質聚集在差排上析出時,也可能造成局部短路。因此矽單晶晶棒以不含差排的無差排晶體方式成長。
堆疊晶格常數不同的材料時,介面會產生差排。在矽上的 SiGe 或 GaN、藍寶石上的 GaN 中,會產生用以消除錯位的錯配差排,以及從該處貫穿薄膜到達表面的穿透差排。GaN-on-Si 的穿透差排密度一般為10⁸~10⁹ cm⁻²左右,與幾乎無差排的矽相差好幾個數量級,因此設計可減少差排的緩衝層相當重要。
在 SiC 中,差排直接關係到元件的可靠度。基板或磊晶層中所含的基面差排(BPD),在通電時接收電子與電洞再結合的能量而擴展為堆疊缺陷,使導通電壓隨時間上升(雙極劣化)。因此會採用在磊晶成長初期將 BPD 轉換為無害的穿透刃差排的技術。差排的觀察使用以選擇性蝕刻使其浮現為蝕刻坑的方法、X 光繞射形貌術、穿透式電子顯微鏡(TEM)。