Електрофізична природа дефектів у кремнії, спричинених імплантованими атомами платини
Анотація
У статті цього дослідження розглядаються дефекти, спричинені атомами платини (Pt), імплантованими в кремній (Si), зі змінами їх електрофізичних властивостей після високотемпературної термічної обробки. Введення атома платини в кристалічну решітку кремнію створює глибокі центри дефектів, де чутливі електричні властивості та явища, спричинені змінами температури, можна спостерігати чіткіше, ніж у власних дефектах. Зосереджуючись на включенні атомів платини, масштабні дослідження продемонстрували значні зміни дефектної структури кремнію та суттєву трансформацію його електрофізичних властивостей, пов'язаних з механізмами електропровідності та явищами розсіювання носіїв заряду. Ексклюзивні електрофізичні ефекти спостерігалися для зразків кремнію, легованого платиною, які пройшли високотемпературний термічний відпал при 1050°C та 1150°C, головним чином пов'язані з кластеризацією атомів бору та платини, а також утворенням складних агрегатів дефектів. Ці термічні обробки посилюють взаємодію ізольованих дефектів, що призводить до утворення кластерів та складних дефектних утворень, що значно посилює механізми розсіювання. Було виявлено, що ці інтерактивні ефекти дефектів домінують у зміні процесів переносу носіїв заряду та рекомбінації в кристалах кремнію. Крім того, експериментальні результати показали комбінацію механізмів розсіювання, яка включає нейтральні дефекти, глибокі енергетичні рівні, індуковані домішками платини, та їх відповідні заряджені стани. Таким чином, дефекти, індуковані платиною, дозволяють реалізувати множинні механізми розсіювання, і такі гібридні механізми відіграють вирішальну роль в електричній та електронній поведінці кремнію, що впливає на напівпровідникову застосовність матеріалів у високотемпературних або високопродуктивних умовах тощо.
Завантаження
Посилання
B. Pramanik, A. Al Rakib, A. Siddik, and Sh. Bhuiyan, “Doping Effects and Relationship between EnergyBand Gaps, Impact of Ionization Coefficient and Light Absorption Coefficient in Semiconductors,” European Journal of Engineering and Technology Research, 9(1), 10-15 (2024). https://doi.org/10.24018%2Fejeng.2024.9.1.3118
S. Ibrahim, “Effect of temperature on silicon carriers mobilitiesusing.Res Article,” Al-Mustansiriyah J. Sci. 28(3), 214–21 (2018). http://dx.doi.org/10.23851/mjs.v28i3.185
S. Reggiani, A. Valdinoci, L. Colalongo, and et al., “Surface mobility in silicon at large operating temperature,” in: International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices, (Kobe, Japan, 2002), pp. 15-20. https://doi.org/10.1109/SISPAD.2002.1034506
G. Ghibaudo, and Q. Rafhay, “Electron and Hole Mobility in Semiconductor Devices,” in: Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, (France, 2014), pp 1-13. https://doi.org/10.1002/047134608X.W3148.pub2
J.A. Solovjov, and V.A. Pilipenko, “Effect of rapid thermal treatment теmperature on electrophysical properties of nickel films on silicon,” Doklady Bguir. 18(1), 81-88 (2020). http://dx.doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-1-81-88
A.I. Prostomolotov, Yu.B. Vasiliev, and A.N. Petlitsky, “Mechanics of defect formation during growth and heat treatment of singlecrystal silicon,” 4, 1716–1718 (2011). http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik/19931778_2011_-_4-4_unicode/147.pdf (in Russian)
S.Z. Zainabidinov, Sh.Kh. Yulchiev, A.Y. Boboev, B.D. Gulomov, N.Y. Yunusaliyev, and “Structural properties of Al-doped ZnO films,” Eur. J. Phys. (3), 282 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-28
K. Ali, S. Khan, M. Zubir, and M.Z.M. Jafri, “Spin-on doping (SOD) and diffusion temperature effect on re-combinations/ideality factor for solar cell applications,” Chalcogenide Letters, 9, 457–463 (2012). https://www.chalcogen.ro/457_KhuramAli.pdf
Sh.B. Utamuradova, Kh.J. Matchonov, J.J. Khamdamov, and Kh.Y. Utemuratova, “X-ray diffraction study of the phase state ofsilicon single crystals doped with manganese,” New Materials, Compounds and Applications, 7(2), 93-99 (2023). http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/NMCA/v7n2/Utamuradova_et_al.pdf
M.A. Lourenço, Z. Mustafa, W. Luduczak, L. Wong, R.M. Gwilliam, and K.P. Homewood, “High temperature dependence Dy3+ in crystalline silicon in the optical communication and eye-safe spectral regions,” Optics Letters, 38(18), 3669-3672 (2013). https://doi.org/10.1364/OL.38.003669
M. Li, Y. Liu, Y. Zhang, X. Han, T. Zhang, Y. Zuo, C. Xie, et al., “Effect of the Annealing Atmosphere on Crystal Phase and Thermoelectric Properties of Copper Sulfide,” ACS Nano, 15(3), 4967-4978 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09866
S.Z. Zainabidinov, A.Y. Boboev, M.B. Rasulova, N.Y. Yunusaliyev, “X-ray diffraction analysis, optical characteristics, and electro-physical properties of the n-ZnO/p-NiO structure grown by the spray pyrolysis method,” New Materials, Compounds and Applications, 8(3) 411-421 (2024). https://doi.org/10.62476/nmca83411
S.Z. Zainabidinov, A.Y. Boboev, and N.Y. Yunusaliyev, “Effect of γ-irradiation on structure and lectrophysical properties of S doped ZnO films,” East Eur. J. Phys, (2), 321-326 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-37
N.Y. Yunusaliyev, “The Gas-Sensitive Properties of Tin Dioxide Films,” Eur. J. Phys. (4), 439-442 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-52
K. Valalaki, and A. Nassiopoulou, “Thermal conductivity of highly porous Si in the temperature range 4.2 to 20 K,” Nanoscale Research Letters, 9, 318 (2014). https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-318
D. Goustouridis, G. Kaltsas, and A. Nassiopoulou, “A silicon thermal accelerometer without solid proof mass using porous silicon thermal isolation,” IEEE Sens. J. 7, 983–989 (2007). https://doi.org/10.1109/JSEN.2007.896559
J-H. Lee, G.A. Galli, and J.C. Grossman, “Nanoporous Si as an efficient thermoelectric material,” Nano Lett, 8, 3750-3754 (2008). https://doi.org/10.1021/nl802045f
Авторське право (c) 2025 Акрамджон Й. Бобоєв, Білоліддін М. Ергашев, Нурітдін Й. Юнусалієв, Джамшидбек С. Мадамінжонов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
