Механізм утворення бінарних сполук між домішковими атомами Zn та S у кристалічній гратці Si
Анотація
У статті наведено результати експериментального дослідження морфології поверхні, елементного складу, електрофізичних і оптичних властивостей зразків Si, раніше легованих домішковими атомами Zn і S. Результати дослідження виявили достатню концентрацію елементів Zn і S на поверхні Si після дифузії (3,1% і 2,6% мас. відповідно). Після додаткової термічної обробки при різних температурах, тобто при 850°С і 875°С, зразки І групи відновили вихідні параметри. Проте варто відзначити, що рухливість носіїв заряду в зразках І групи була порівняно нижчою, ніж у зразках ІІ групи нібито під впливом бінарних молекул Zn і S. Після додаткової термічної обробки всіх зразків при температурі 850°C автори досліджували коефіцієнти оптичного поглинання. Їхню енергію забороненої зони було визначено за допомогою методу Tauc Plot. За результатами дослідження встановлено, що ширина забороненої зони в зразках ІІ та ІІІ групи становила 1,12 еВ, тоді як у зразках групи І після додаткової термічної обробки при температурі 850°С енергія забороненої зони виявилася 1,31 еВ. Теоретично розрахувавши ширину забороненої зони за допомогою закону Вегарда, автори припустили, що нова структура має бути типу Si0,92ZnS0,08.
Завантаження
Посилання
J. McCloy, and R. Tustison, Chemical vapor deposited zinc sulfide, (SPIE The International Society for Optical Engineering, Bellingham, Washington USA, 2013).
J. Liu, and S. Yue, “Fabrication of ZnS layer on silicon nanopillars surface for photoresistor application,” Chemical Physics Letters, 801, 139716 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cplett.2022.139716
J. Kang, J.-S. Park, P. Stradins, and S.-H. Wei, “Nonisovalent Si-III-V and Si-II-VI alloys: Covalent, ionic, and mixed phases,” Physical Review B, 96, 045203 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.045203
V.H. Choudapura, S.B. Kapatkara and A.B. Raju, “Structural and optoelectronic properties of zinc sulfide thin films synthesized by co-precipitation method,” Acta chemica IASI, 27(2), 287-302 (2019). https://doi.org/10.2478/achi-2019-0018
H.J. Xu, H.S. Jia, Z.T. Yao, and X.J. Lia, “Photoluminescence and I–V characteristics of ZnS grown on silicon nanoporous pillar array,” J. Mater. Res. 23(1), 121–126 (2008). https://doi.org/10.1557/JMR.2008.0005
J. Díaz-Reyes, R.S. Castillo-Ojeda, R. Sanchez-Espíndola, M. Galvan-Arellano, and O. Zaca-Moran, “Structural and optical characterization of wurtzite type ZnS,” Current Applied Physics, 15, 103e109 (2015). http://dx.doi.org/10.1016/j.cap.2014.11.012
M. Özkan, N. Ekem, S. Pat, M.Z. and Balbağ, “ZnS thin film deposition on Silicon and glass substrates by Thermionic vacuum Arc,” Materials Science in Semiconductor Processing, 15, 113–119 (2012). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2011.07.004
X.M. Iliyev, S.B. Isamov, B.O. Isakov, U.X. Qurbonova, and S.A. Abduraxmonov, “A surface study of Si doped simultaneously with Ga and Sb,” East Eur. J. Phys. 3, 303 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-29
X.M. Iliyev, V.B. Odzhaev, S.B. Isamov, B.O. Isakov, B.K. Ismaylov, K.S. Ayupov, S.I. Hamrokulov, and S.O. Khasanbaeva, “X-ray diffraction and raman spectroscopy analyses of GaSb-enriched Si surface formed by applying diffusion doping technique,” East Eur. J. Phys. 3, 363 (2023), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-38
D.C. Onwudiwe, J.O. Adeyemi, R.T. Papane, F.F. Bobinihi, and E. Hosten, “Synthesis, optical and structural characterisation of ZnS nanoparticles derived from Zn(II) dithiocarbamate complexes,” Open Chemistry, 19, 1134–1147 (2021). https://doi.org/10.1515/chem-2021-0094
N.F. Zikrillaev, G.A. Kushiev, S.V. Koveshnikov, B.A. Abdurakhmanov, U.K. Qurbonova, and A.A. Sattorov, “Current status of silicon studies with GexSi1-x binary compounds and possibilities of their applications in electronics,” East Eur. J. Phys. 3, 334 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-34
N.F. Zikrillaev, G.A. Kushiev, S.I. Hamrokulov, and Y.A. Abduganiev, “Optical Properties of GexSi1–x Binary Compounds in Silicon,” Journal of Nano-and Electronic Physics, 15(3), (2023). https://doi.org/10.21272/jnep.15(3).03024
W. Macyk, “How to Correctly Determine the Band Gap Energy of Modified Semiconductor Photocatalysts Based on UV−Vis Spectra,” J. Phys. Chem. Lett. 9, 6814−6817 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b02892
M. Merli, and A. Pavese, “Beyond the Vegard’s law: solid mixing excess volume and thermodynamic potentials prediction, from end-members,” Physics Letters A, 384(2), 126059 (2020). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2019.126059
Авторське право (c) 2023 Нурулла Ф. Зікріллаєв, Маруф К. Хаккулов, Бобір О. Ісаков
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).
