Дефектна структура кремнію, легованого ербієм
Анотація
Дослідження тонкоплівкових нанокомпозитів, включаючи кристалічні та аморфні наночастинки кремнію, вбудовані в шари оксиду кремнію, є ключовим напрямком у галузі матеріалів для оптоелектроніки. Це дослідження вивчало інтерес до таких композитів, включаючи силіцид ербію (ErSi2-x), у контексті їх застосування в енергонезалежній пам’яті та фотоелектричних пристроях. Особливу увагу було приділено структурі та властивостям таких матеріалів, у тому числі аналізу дефектів кремнію, легованого ербієм. Результати дослідження, засновані на спектроскопії комбінаційного розсіювання та рентгенофазовому аналізі, дозволили виявити особливості складу та структури досліджуваних зразків. Ідентифіковані дані підтвердили наявність кристалічних фаз Si та Er в композиті p-Si-Er, а також показали заміщення Er у структурі p-Si/SiO2. Крім того, дані рентгенівського мікроаналізу підтвердили наявність Si, O та Er в очікуваних концентраціях у композитній плівці. Подальші дослідження показали, що введення атомів ербію на поверхню кремнію призводить до незначних змін деяких сигналів і появи нових коливань у спектрах КРС зразків. Зменшення інтенсивності піків, що належать кремнію, пов'язане з ослабленням і розривом деяких зв'язків у структурі кристалічної решітки кремнію і внаслідок утворення нових зв'язків, в яких беруть участь атоми ербію. Таким чином, результати цього дослідження є значним внеском у розуміння властивостей і потенціалу тонкоплівкових нанокомпозитів для застосування в оптоелектроніці, а також збагачують наші знання про вплив легування на структуру та властивості кремнієвих матеріалів.
Завантаження
Посилання
I.P. Lisovskyi, A.V. Sarikov, and M.I. Sypko, Thin film structures with silicon nanoinclusions, (Knigi-XXI, Kyiv-Chernivci, 2014). (in Ukrainian)
M. Sopinskyy, and V. Khomchenko, “Electroluminescence in SiOx films and SiOx-film-based systems,” Current opinion in solid state & materials science, 7(2), 97-109 (2003). https://doi.org/10.1016/S1359-0286(03)00048-2
J. Kedzierski, P. Xuan, E. Anderson, J. Boker, T. King, and C. Hu, “Complementary silicide source/drain thin-body MOSFETs for the 20-nm gate-length regime,” in: International Electron Devices Meeting 2000. Technical Digest. IEDM, (2000), pp. 57 60. https://doi.org/10.1109/IEDM.2000.904258
M. Jang, J. Oh, S. Maeng, W. Cho, S. Lee, K. Kang, and K. Park, “Characteristics of erbium-silicided n-type Schottky barrier tunnel transistors,” Appl. Phys. Lett. 83, 2611 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1614441
S. Kennou, S. Ladas, M.G. Gimaldi, T.A.N. Tan, and J.Y. Veuillen, “Oxidation of thin erbium and erbium silicide overlayers in contact with silicon oxide films thermally grown on silicon,” Appl. Surf. Sci. 102, 142-146 (1996). https://doi.org/10.1016/0169-4332(96)00034-7
Kh.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, and Z.E. Bahronkulov, “Electrophysical properties of silicon doped with lutetium,” Advanced Physical Research, 6(1), 42-49 (2024). https://doi.org/10.62476/apr61.49
K.S. Daliev, S.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, and M. B. Bekmuratov, “Structural Properties of Silicon Doped Rare Earth Elements Ytterbium,” East European Journal of Physics, (1), 375-379 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-37
P.A. Temple, and C.E. Hathaway, “Multiphonon Raman Spectrum of Silicon,” Physical Review B, 7(8), 3685 (1973). https://doi.org/10.1103/physrevb.7.3685
K. Uchinokura, T. Sekine, and E. Matsuura, “Critical-point analysis of the two-phonon Raman spectrum of silicon,” Journal of Physics and Chemistry of Solids, 35(2), 171–180 (1974). https://doi.org/10.1016/0022-3697(74)90031-6
I. Iatsunskyi, G. Nowaczyk, S. Jurga, V. Fedorenko, M. Pavlenko, and V. Smyntyna, “Optik- International Journal for Light and Electron Optics,” 126(18), 1650-1655 (2015). https://doi.org/doi:10.1016/j.ijleo.2015.05.088
A. Wellner, V. Paillard, H. Coffin, N. Cherkashin, and C. Bonafos, “Resonant Raman scattering of a single layer of Si nanocrystals on a silicon substrate,” Journal of Applied Physics, 96(4), 2403-2405 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1765853
Sh.B. Utamuradova, A.V. Stanchik, K.M. Fayzullaev, B.A. Bakirov, Applied Physics, 2, 33–38 (2022). (in Russian)
C. Smit, R.A.C.M.M. van Swaaij, H. Donker, A.M.H.N. Petit, W.M.M. Kessels, M.C.M. van de Sanden, “Determining the material structure of microcrystalline silicon from Raman spectra,” Journal of Applied Physics, 94(5), 3582 (2003). https://doi.org/doi:10.1063/1.1596364
B. Graczykowski, A. El Sachat, J.S. Reparaz, M. Sledzinska, M.R. Wagner, E. Chavez-Angel, and C.M.S. Torres, “Thermal conductivity and air-mediated losses in periodic porous silicon membranes at high temperatures,” Nature Communications, 8(1), 415 (2017). https://doi.org/10.1038/s41467-017-00115-4
J.C. Tsang, Y. Yokota, R. Matz, and G. Rubloff, “Raman spectroscopy of PtSi formation at the Pt/Si(100) interface,” Applied Physics Letters, 44(4), 430 (1984). https://doi.org/10.1063/1.94755
R.J. Nemanich, C.C. Tsai, B.L. Stafford, J.R. Abelson, and T.W. Sigmon, “Initial Phase Formation at the Interface of Ni, Pd, or Pt and Si,” MRS Proceedings, 25, 9 (1984). https://doi.org/10.1557/proc-25-9
J.E. Smith, M.H. Brodsky, B.L. Crowder, M.1. Nathan, and A. Pinczuk, “Raman Spectra of Amorphous Si and Related Tetrahedrally Bonded Semiconductors,” Phys. Rev. Lett. 26, 642 (1971). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.26.642
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
M.A. Va’squez, G.A. Rodriguez, G.P. Garcia-Saldago, G. Romeo-Paredes, and R. Pena-Sierra, “FTIR and photoluminescence studies of porous silicon layers oxidized in controlled water vapor conditions,” Revista Mexicana De Fisica, 6, 431 (2007). https://www.redalyc.org/pdf/570/57053601.pdf
M. Bosca, L. Pop, G. Borodi, P. Pacuta, and E, Culea, “XRD and FTIR structural investigations of erbium-doped bismuth–lead–silver glasses and glass ceramics,” Journal of Alloys and Compound, 479, 579 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.01.001
B. Shokri, and M.A. Firouzjah, and S.I. Hosseini, “FTIR analysis of silicon dioxide thin film deposited by Metal organic-based PECVD,” in: Proceedings of 19th International Symposium on Plasma Chemistry Society. (IPCS, 2009).
N.B. Singh, and U. Sarkar, “Structure, vibrational, and optical properties of platinum cluster: a density functional theory approach,” J. Mol. Model. 20, 2537 (2014). https://doi.org/10.1007/s00894-014-2537-5
K.D.A. Kumar, S. Valanarasu, A. Kathalingam, and V. Ganesh, “Effect of solvents on sol–gel spin-coated nanostructured Al-doped ZnO thin films: a film for key optoelectronic applications,” Appl. Phys. A, 123(12), 801 (2017). https://doi.org/10.1007/s00339-017-1426-z
K.D.A. Kumar, S. Valanarasu, A. Kathalingam, and K. Jeyadheepan, “Nd3+ Doping effect on the optical and electrical properties of SnO2 thin films prepared by nebulizer spray pyrolysis for opto-electronic application,” Mater. Res. Bull. 101, 264 (2018). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2018.01.050
J.A. Knapp, and S.T. Picraux, “Epitaxial growth of rare‐earth silicides on (111) Si,” Appl Phys Lett. 48, 466-468 (1986). https://doi.org/10.1063/1.96532
S.S. Lau, C.S. Pai, C.S. Wu, T.F. Kuech, and B.X. Liu, “Surface morphology of erbium silicide,” Appl. Phys. Lett. 41, 77-80 (1982). https://doi.org/10.1063/1.93295
G.H. Shen, J.C. Chen, C.H. Lou, S.L. Cheng, and L.J. Chen, “The growth of pinhole-free epitaxial DySi2-x films on atomically clean Si(111),” J. Appl. Phys. 84, 3630-3635 (1998). https://doi.org/10.1063/1.368538
Авторське право (c) 2024 Шаріфа Б. Утамурадова, Ходжакбар С. Далієв, Алішер І. Хаітбаєв, Джонібек Ж. Хамдамов, Джасур Ш. Заріфбаєв, Бекзод Ш. Алікулов
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).
