Підвищення досконалості кристалу кремнію, легованого домішками нікелю та цинку
Анотація
Ця дослідницька стаття представляє результати дослідження взаємодії між домішковими атомами цинку (Zn) і нікелю (Ni) у кремнієвій (Si) матриці, які були леговані послідовно в різних комбінаціях. Методи визначення характеристик, використані для цього дослідження, охоплюють рентгенівську дифракцію та ІЧ-Фур'є-спектрометрію. Слід зазначити, що ступінь кристалічності, який демонструє решітка кремнію, за умови введення домішок Zn і Ni, залежить від методології, яка використовується для включення домішок. Результати цього дослідження показують відмінну тенденцію в оптичних властивостях цих легованих зразків кремнію. Зокрема, при введенні атомів Zn в кремній, попередньо легований Ni (Si<Ni, Zn>), відбувається супутнє зниження концентрації оптично активних атомів кисню. Примітно, що ця зміна складу допанту призводить до помітного підвищення прозорості кристала кремнію. На відміну від цього, коли послідовність легування змінюється (Si<Ni, Zn> Ni>), спостерігається протилежний ефект, що призводить до зменшення прозорості кристала. Ці висновки підкреслюють складну взаємодію між введеними атомами домішок, послідовністю допантів та їхнім сукупним впливом на оптичні властивості кремнієвої матриці. Такі ідеї сприяють нашому розумінню нюансів поведінки легованого кремнію та мають наслідки для застосувань, які вимагають індивідуальних оптичних характеристик у напівпровідникових матеріалах.
Завантаження
Посилання
N.A. Sobolev, “Defect engineering in the implantation technology of silicon light-emitting structures with dislocation luminescence,” Physics and Technology of Semiconductors, 44(1), 3-25 (2010). (in Russian)
B. Al-Aderah, A. Obeidat, and J. Talla, “Influence of transition metal defects on electronic and magnetic properties of bulk silicon: Ab-initio simulation,” Materials Today Communications, 105415 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105415
F. Rortais, C. Vergnaud, C. Ducruet, C. Beigné, A. Marty, J.-P. Attané, J. Widiez, et al., “Electrical spin injection in silicon and the role of defects,” Physical Review B, 94(17), 174426 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.174426
V.A. Pilipenko, V.A. Gorushko, A.N. Petlitskiy, V.V. Ponaryadov, A.S. Turtsevich, and S.V. Shvedov, “Methods and mechanisms of gettering silicon structures in the production of integrated circuits,” Technology and design in electronic equipment, 2-3, 43-57 (2013). http://nbuv.gov.ua/UJRN/TKEA_2013_2-3_9. (in Russian)
Y. Yoshida, and G. Langouche, editors, Defects and impurities in silicon materials (Springer, Berlin, 2015).
R.C. Newman, “Oxygen Carbon Nitrogen and Hydrogen in Silicon,” in: Proceedings of the Second Symposium on Defects in Silicon: Defects in Silicon II, edited by W.M. Bullis, U. Gösele, and F. Shimura, vol. 91-1, (Electrochemical Society, Pennington, NJ, 1991), pp. 271-285.
S.Z. Zainabidinov, and A.O. Kurbanov, “Atomic clusters of nickel impurity and their influence on the recombination properties of silicon,” Vestnik MGTU im. N.E. Bauman. Ser. Natural sciences, 2, 81–93 (2019). (In Russian)
H.C. Sio, et al. “Fluorine passivation of defects and interfaces in crystalline silicon,” ACS Applied Materials & Interfaces, 13(27), 32503-32509 (2021). https://doi.org/10.1021/acsami.1c07221
E.B. Yakimov, “Metal Impurities and Gettering in Crystalline Silicon,” in: Handbook of Photovoltaic Silicon, edited by D. Yang, (Springer, Berlin, Heidelberg, 2019). https://doi.org/10.1007/978-3-662-56472-1_23
S. Binetti, S. Pizzini, E. Leoni, R. Somaschini, A. Castaldini, and A. Cavallini, “Optical properties of oxygen precipitates and dislocations in silicon,” Journal of applied physics, 92(5), 2437 2445 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1497450
F.E. Rougieux, H.T. Nguyen, D.H. Macdonald, B. Mitchell, and R. Falster, “Growth of oxygen precipitates and dislocations in Czochralski silicon,” IEEE Journal of photovoltaics, 7(3). 735-740 (2017). https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2678840
S.S. Nasriddinov, and D.M. Esbergenov, “Kinetics of formation of complex defects in silicon doped with zinc and nickel,” European Science Review, 1-2, 40-45 (2022). https://doi.org/10.29013/ESR-22-1.2-40-45
Zh.Zh. Khamdamov, and D.M. Esbergenov, “Study of the gettering property of Ni impurity in silicon doped with Zn impurity,” in: Modern trends in the development of semiconductor physics: achievements, problems and prospects" II international scientific conference, (Tashkent, 2022). pp. 51-52. (in Russian)
D. Bouhafs, N. Khelifati, Y. Kouhlane, and R.S. Kaddour, “Activation of electrical defects under Rapid Thermal Annealing in Cz-silicon for solar cells application,” Mater. Res. Express, 6, 055907 (2019). https://doi.org/10.1088/2053-1591/aadcc8
S.N. Dobryakov, B.V. Kornilov, and V.V. Privezentsev, Russ. Microelectron. 36, pp. 203 2007. (in Russian)
V. Privezentsev, “Defects in zinc doped silicon studied on base of X-ray diffuse scattering analysis,” Phys. Status Solidi C, 6(8), 1897–1900 (2009). https://doi.org/10.1002/pssc.200881472
S.Z. Zainabiddinov, and Kh.S. Daliev, Defect formation in silicon, (Tashkent State University, 1993). (in Russian)
L. Scheffler, V.l. Kolkovsky, and J. Weber, AIP Conf. Proc. 1583, 85-89 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4865610
S.S. Nasriddinov, and D.M. Esbergenov, “A Study of Complex Defect Formation in Silicon Doped with Nickel,” Russian Physics Journal, 65(9), 1559–1563 (2023). https://doi.org/10.1007/s11182-023-02801-x
K. Matsukawa, K. Shirai, H. Yamaguchi, and H. Katayama-Yoshida, “Diffusion of transition-metal impurities in silicon,” Physica B: Condensed Matter, 401-402, 151-154 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physb.2007.08.134
A.S. Vorokh, “Scherrer formula: estimation of error in determining small nanoparticle size,” Nanosystems: physics, chemistry, mathematics, 9(3), 364-369 (2018).
Авторське право (c) 2023 Дар'ябай М. Есбергенов, Ельміра М. Наурзалієва, Сабірбай А. Турсінбаєв
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).
