Дослідження дефектної структури кремнію, легованого диспрозієм, за допомогою рентгенофазового аналізу та раманівської спектроскопії
Анотація
У даній роботі досліджено вплив легування кремнію диспрозієм (Dy) на його структурні та оптичні характеристики. Кремній n-Si легували диспрозієм методом термодифузії при 1473 К протягом 50 годин. Для аналізу використовували спектроскопію комбінаційного розсіювання та рентгеноструктурний аналіз. Результати рамановської спектроскопії показали головний пік при 523,93 см⁻¹, що відповідає оптичним фононам n-Si, зі збільшенням інтенсивності та повної ширини на половині максимуму (FWHM) у зразках n-Si<Dy>, що вказує на покращення в кристалічність структури. Зменшення інтенсивності піків при 127,16 см⁻¹ і 196,24 см⁻¹, пов'язаних з аморфними структурами, підтверджує зменшення дефектів. Виявлення нового піку при 307,94 см⁻¹ вказує на успішне осадження диспрозію у вигляді нанокристалітів, пов’язаних із фононною модою 2TA у кубічній фазі Dy2O3. Рентгеноструктурний аналіз виявив характерні структурні лінії, що вказують на орієнтацію кристала (111) та наявність мікроспотворень у ґратці. Термічна обробка та швидке охолодження призводять до зміни інтенсивності структурних ліній, збільшення ліній другого та третього порядку, що свідчить про мікродеформації та зміну розмірів субкристалітів. Легування кремнію диспрозієм покращує кристалічність структури, зменшує кількість дефектів і формує на поверхні полікристалічні шари, що складаються з нанокристалів SiO2 і Dy2O3.
Завантаження
Посилання
A.I. Prostomolotov, Yu.B. Vasiliev, and A.N. Petlitsky, “Mechanics of defect formation during growth and heat treatment of single-crystal silicon,” (4), 1716–1718 (2011). http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik/19931778_2011_-_4-4_unicode/147.pdf
Sh.B. Utamuradova, Sh.Kh. Daliyev, J.J. Khamdamov, Kh.J. Matchonov, Kh.Y. Utemuratova, East Eur. J. Phys. (2), 274-278 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-28
K.S. Daliev, S.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
Kh.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, and M.B. Bekmuratov, “Structural Properties of Silicon Doped Rare Earth Elements Ytterbium,” East Eur. J. Phys. (1), 375-379 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-37
K.S. Daliev, S.B. Utamuradova, A. Khaitbaev, J.J. Khamdamov, S.B. Norkulov, and M.B. Bekmuratov, “Defective Structure of Silicon Doped with Dysprosium,” East European Journal of Physics, (2), 283-287 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-30
S.B. Utamuradova, K.S. Daliev, A.I. Khaitbaev, J.J. Khamdamov, J.S. Zarifbayev, and B.S. Alikulov, “Defect Structure of Silicon Doped with Erbium,” East European Journal of Physics, (2), 288-292 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-31
S.B. Utamuradova, S.K. Daliev, A. Khaitbaev, J. Khamdamov, U.M. Yuldoshev, and A.D. Paluanova, “Influence of Gold on Structural Defects of Silicon,” East European Journal of Physics, (2), 327-335 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-38
R.T.-P. Lee, K.-M. Tan, T.-Y. Liow, C.-S. Ho, S. Tripathy, G.S. Samudra, D.-Z. Chi, and Y.-C. Yeo, “Probing the ErSi1.7 Phase Formation by Micro-Raman Spectroscopy,” Journal of The Electrochemical Society, 154(5) H361-H364 (2007). https://doi.org/10.1149/1.2710201
J. Kedzierski, P. Xuan, E.H. Anderson, J. Bokor, T.J. 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 (Cat. No.00CH37138) (San Francisco, CA, USA, 2000), p. 57-60. https://doi.org/10.1109/IEDM.2000.904258
W.-J. Lee, and Y.-H. Chang, “Growth without Postannealing of Monoclinic VO2 Thin Film by Atomic Layer Deposition Using VCl 4 as Precursor,” Coatings, 8, 431 (2018). https://doi.org/10.3390/coatings8120431
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
V. Mankad, S. Gupta, P. Jha, N. Ovsyuk, and G. Kachurin, “Low-frequency Raman scattering from Si/Ge nanocrystals in different matrixes caused by acoustic phonon quantization,” J. Appl. Phys. 112, 54318 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4747933
T. Liu, P. Ge, and W. Bi, “The Influence of Wire Speed on Phase Transitions and Residual Stress in Single Crystal Silicon Wafers Sawn by Resin Bonded Diamond Wire Saw,” Micromachines (Basel), 12, (2021). https://doi.org/10.3390/mi12040429
G.-W. Lee, Y.-B. Lee, D.-H. Baek, J.-G. Kim, and H.-S. Kim, “Raman Scattering Study on the Influence of E-Beam Bombardment on Si Electron Lens,” Molecules, 26, (2021). https://doi.org/10.3390/molecules26092766
K. Adu, M. Williams, M. Reber, R. Jayasingha, H.R. Gutierrez, and G. Sumanasekera, “Probing Phonons in Nonpolar Semiconducting Nanowires with Raman Spectroscopy,” J. Nanotechnol. 2012, 264198 (2012). https://doi.org/10.1155/2012/264198
Y. Gogotsi, C. Baek, and F. Kirscht, “Raman microspectroscopy study of processing-induced phase transformations and residual stress in silicon,” Semicond. Sci. Technol. 14, 936 (1999). https://doi.org/10.1088/0268-1242/14/10/310
D. Casimir, H. Alghamdi, I.Y. Ahmed, R. Garcia-Sanchez, and P. Misra, “Raman Spectroscopy of Graphene, Graphite and Graphene Nanoplatelets,” in: 2D Materials, edited by C. Wongchoosuk, and Y. Seekaew, (IntechOpen, 2019). https://doi.org/10.5772/intechopen.84527
K. Maex, and M. Van Rossum, “Properties of Metal Silicides,” Inspec, (The institution of Electrical Engeineers, London, UK, 1995). p. 5. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:92679751
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
S.Z. Zainabidinov, Sh.B. Utamuradova, et al., “Structural Peculiarities of the (ZnSe)1–x–y(Ge2)x(GaAs1–δBiδ)y Solid Solution with Various Nanoinclusions,” Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 16(6), 1130–1134 (2022). https://doi.org/10.1134/S1027451022060593
I.L. Shulpina, R.N. Kyutt, V.V. Ratnikov, I.A. Prokhorov, I.Zh. Bezbakh, M.P. Shcheglov, “Methods of X-ray diffraction diagnostics of heavily doped semiconductor single crystals,” Journal of Technical Physics, 80(4), 105 (2010). https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/9970
S.Z. Zainabidinov, A.S. Saidov, M.U. Kalanov, and A.Y. Boboev, “Synthesis, Structure and Electro-Physical Properties n-GaAs-p-(-(GaAs)1–x–y(Ge2)x(ZnSe)y Heterostructures,” App. Sol. Energy, 55(5), 291–308 (2019). https://doi.org/10.3103/S0003701X1905013X
K.V. Ravi, Imperfections and Impurities in Semiconductor Silicon, (Wiley, New York, 1981).
A.N. Tereshchenko, Dislocation luminescence in silicon with different impurity composition, PhD Thesis, Chernogolovka, 2011.
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
I.P. Suzdalev, and P.I. Suzdalev, “Nanoclusters and nanocluster systems. Organization, interaction, properties,” Advances in Chemistry, 70(3), 203-240 (2001). https://doi.org/10.1070/RC2001v070n03ABEH000627
N.V. Gokhfeld, Electron microscopic study of atomically ordered alloys based on Cu-Pd and Cu-Au, subjected to severe plastic deformation and subsequent annealing, PhD Thesis, Ekaterinburg, 2019. http://elar.urfu.ru/handle/10995/95084
Авторське право (c) 2024 Ходжакбар С. Далієв, Шаріфа Б. Утамурадова, Джонібек Дж. Хамдамов, Шахрійор Б. Норкулов, Мансур Б. Бекмуратов
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).
