Структурні властивості кремнію легованого рідкісноземельним елементом ітербієм
Анотація
У даній роботі наведено результати дослідження стану атомів ітербію в кремнії, проведені методами інфрачервоної спектроскопії (ІЧ) та спектроскопії комбінаційного розсіювання (РС). Зразки кремнію, леговані домішками ітербію, аналізували за допомогою спектрометрів FSM-2201 та SENTERRA II Bruker. Проведено реєстрацію та ідентифікацію компонентів як кристалічної, так і аморфної фаз у зразках. Результати дослідження підтверджують, що легування кремнію домішками ітербію призводить до зниження концентрації оптично активного кисню N_O^opt на 30-40 % залежно від концентрації введених домішок. Також встановлено, що збільшення кількості дефектів призводить до розширення аморфної зони. Припускається, що аналогічні залежності існують для системи Si-Yb; однак, наскільки нам відомо, подібні результати раніше не повідомлялися. Відзначено, що відносна інтенсивність трьох раманівських смуг у системах Si-Yb у стані LTIOS (The light and temperature inducted ordered state) змінюється, а відносна інтенсивність Si-Si зменшується. Це вказує на те, що підвішені зв’язки в основному утворюються шляхом розриву зв’язків Si-Si. Було також помічено, що інтенсивність світла, яка викликає цей стан, далека від необхідної для лазерної або твердофазної кристалізації. За допомогою методу раманівської спектроскопії було виявлено структурне перетворення, виражене в щільно упакованому масиві нанокристалів з розміром менше 11 параметрів решітки. Невеликі кластери перебували під сильною внутрішньою напругою (до 3 ГПа), що, ймовірно, запобігає збільшенню розміру кластера понад критичне значення для необоротної кристалізації.
Завантаження
Посилання
S.B. Utamuradova, Kh.J. Matchonov, J.J. Khamdamov, and Kh.J. Utemuratova, “X-ray diffraction study of the phase state of silicon 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
N.V. Latukhina, and V.M. Lebedev, “Diffusion doping of silicon with rare earth elements,” Materials of electronic technology,” No.1, (2011). https://www.rudmet.ru/journal/527/article/5458/
Kh.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, Z.E. Bahronkulov, A.Kh. Khaitbaev, and J.J. Hamdamov, “Structure Determination and Defect Analysis n-Si, p-Si Raman Spectrometer Methods,” East Eur. J. Phys. 4, 193 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-23
Kh.S. Daliev, Z.E. Bahronkulov, and J.J. Hamdamov, “Investigation of the Magnetic Properties of Silicon Doped with Rare-Earth Elements,” East Eur. J. Phys. 4, 167 (2023), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-18
M.B. Gongalsky, N.V Pervushin, D.E. Maksutova, U.A. Tsurikova, P.P. Putintsev, O.D. Gyuppenen, Y.V Evstratova, et al., “Optical Monitoring of the Biodegradation of Porous and Solid Silicon Nanoparticles,” Nanomaterials, 11, 2167 (2021). https://doi.org/10.3390/nano11092167
C.-H. Shih, and S.-P. Yeh, “Device considerations and design optimizations for dopant segregated Schottky barrier MOSFETs,” Semicond. Sci. Technol. 23, 125033 (2008). https://doi.org/10.1088/0268-1242/23/12/125033
D.L. Staebler, and C.R. Wronski, “Reversible conductivity changes in discharge‐produced amorphous Si,” Appl. Phys. Lett. 31, 292–294 (1977). https://doi.org/10.1063/1.89674
M.V. Kuz’min, M.A. Mittsev, and A.M. Mukhuchev, Fizika Tverdogo Tela, 57(10), 2056–2060 (2015).
I. Abdulhalim, R. Beserman, and R. Weil, “Structural changes and crystallization of amorphous hydrogenated silicon generated by laser irradiation,” Phys. Rev. B, 39, 1081 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.1081
M. Stutzmann, W.B. Jackson, and C.C. Tsai, “Light-induced metastable defects in hydrogenated amorphous silicon: A systematic study,” Phys. Rev. B, 32, 23 (1985). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.32.23
H. Richter, Z. Wang, and L. Ley, “The one phonon Raman spectrum in microcrystalline silicon,” Solid State Commun. 39, 625-629 (1981). https://doi.org/10.1016/0038-1098(81)90337-9
I.H. Campbell, and P.M. Fauchet, “The effects of microcrystal size and shape on the one phonon Raman spectra of crystalline semiconductors,” Solid State Commun. 58, 739-741 (1986). https://doi.org/10.1016/0038-1098(86)90513-2
J. Jimenez, I. De Wolf, and J. P. Landesman, Microprobe Characterization of Semiconductors, Ch. 2. edited by J. Jimenez (Taylor, and Francis, New York, 2002).
J.E. Griffiths, G.P. Espinosa, J.P. Remeika, and J.C. Phillips, “Reversible quasicrystallization in GeSe2 glass,” Phys. Rev. B, 25, 1272 (1982). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.25.1272
P. Klebinski, S.R. Pillpot, D. Wolf, and H. Gleiter, “Thermodynamic Criterion for the Stability of Amorphous Intergranular Films in Covalent Materials,” Phys. Rev. Lett. 77, 2965 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.2965
S. Hazra, I. Sakata, M. Yamanaka, and E. Suzuki, “Formation of nanocrystallites governed by the initial stress in the ultrathin hydrogenated amorphous silicon films,” J. Appl. Phys. 90, 1067-1069 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1377299
G.Z. Yue, J.D. Lorentzen, J. Lin, D.X. Hau, and Q. Wang, “Photoluminescence and Raman studies in thin-film materials: Transition from amorphous to microcrystalline silicon,” Appl. Phys. Lett. 75, 492-494 (1999). https://doi.org/10.1063/1.124426
S. Veprek, F.A. Sarott, and Z. Iqbal, “Effect of grain boundaries on the Raman spectra, optical absorption, and elastic light scattering in nanometer-sized crystalline silicon,” Phys. Rev. B, 36, 3344 (1987). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.36.3344
M. Borowicz, W. Latek, A. Rzodkiewicz, A. Laszcz, Czerwinski, and J. Ratajczak, “Deep ultraviolet Raman investigation of silicon oxide: thin film on silicon substrate versus bulk material,” Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 3, 045003 (2012). https://doi.org/10.1088/2043-6262/4/045003
P.A. Temple, and C.E. Hathaway, “Multiphonon Raman spectrum of silicon,” Physical Review B, 7(8), 3685–3697 (1973). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.7.3685
A.G. Revesz, and H.L. Hughes, “The structural aspects of non-crystalline SiO2 films on silicon: a review,” Journal of Non-Crystalline Solids, 328(1-3), 48–63 (2003). https://doi.org/10.1016/S0022-3093(03)00467-8
K.J. Kingma, and R.J. Hemley, “Raman spectroscopic study of microcrystalline silica,” American Mineralogist, 79(3-4), 269 273 (1994). https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-pdf/79/3-4/269/4209223/am79_269.pdf
G.E. Walrafen, Y.C. Chu, and M.S. Hokmabadi, “Raman spectroscopic investigation of irreversibly compacted vitreous silica,” The Journal of Chemical Physics, 92(12), 6987–7002 (1990). https://doi.org/10.1063/1.458239
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).
