Легування кремнію атомами гадолінію – структурний розподіл та спектральні зміни кремнію
Анотація
У цьому дослідженні ми досліджували зразки кремнію, леговані гадолінієм, використовуючи два різні методи: включення під час росту та дифузійна обробка при підвищених температурах. Скануючу електронну мікроскопію (SEM) та енергодисперсійну спектроскопію (EDS) використовували для аналізу мікроструктури поверхні та розподілу атомів домішок, тоді як раманівська спектроскопія виявила характерні зсуви фононних мод, спричинені допуванням гадолінієм. Було виявлено, що легування під час росту призводить до більш однорідної структури з меншою кількістю великих дефектів, хоча локалізовані області, збагачені вуглецем і киснем, залишаються. Навпаки, дифузійне легування призводить до утворення виражених неоднорідностей, що вказує на значне утворення дислокацій і структурних дефектів через неузгодженість параметрів решітки. Результати демонструють вплив методу легування на стан поверхні кремнію, розподіл пружних напружень і появу нових коливальних мод, які можуть бути використані для цілеспрямованої модифікації властивостей матеріалів у спінтронних, оптоелектронних і сенсорних пристроях.
Завантаження
Посилання
S.B. Utamuradova, S.K. Daliev, A.K. Khaitbaev, J.J. Khamdamov, Kh.J. Matchonov, and X.Y. Utemuratova, “Research of the Impact of Silicon Doping with Holmium on its Structure and Properties Using Raman Scattering Spectroscopy Methods,” East European Journal of Physics, (2), 274-278 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-28
J. Yang, Y. Feng, X. Xie, H. Wu, and Y. Liu, “Gadolinium doped silicon clusters GdSin (n=2-9) and their anions: structures, thermochemistry, electron affinities, and magnetic moments”, Theor Chem Acc, 135, 204 (2016) https://doi.org/10.1007/s00214-016-1964-z
M.K. Karimov, Kh.J. Matchоnov, K.U. Otaboeva, and M.U. Otaboev, “Computer Simulation of Scattering Xe+ Ions from InP(001)❬110❭ Surface at Grazing Incidence,” e-Journal of Surface Science and Nanotechnology, 17, 179-183 (2019). https://doi.org/10.1380/ejssnt.2019.179
M.S. Sercheli, amd C. Rettori, “Magnetic Properties of Gadolinium-Doped Amorphous Silicon Films,” Brazilian Journal of Physics, 32(2A), 409-411 (2002). https://doi.org/10.1590/S0103-97332002000200046
M.K. Karimov, U.O. Kutliev, S.B. Bobojonova, and K.U. Otabaeva, “Investigation of Angular Spectrum of Scattered Inert Gas Ions from the InGaP (001) Surface,” Physics and Chemistry of Solid State, 22(4), 742–745 (2021). https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.742-745
Sh.B. Utamuradova, Kh.J. Matchonov, J.J. Khamdamov, and Kh.Y. 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
P.M. Fauchet, and I.H. Campbell, “Raman spectroscopy of low-dimensional semiconductors,” Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 14(sup1), s79–s101 (1988). http://dx.doi.org/10.1080/10408438808244783
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
W. Yang, J. Chen, Y. Zhang, Y. Zhang, Jr.-H. He, and X. Fang, “Silicon-Compatible Photodetectors: Trends to Monolithically Integrate Photosensors with Chip Technology,” Adv. Funct. Mater. 29(18), 1808182 (2019). https://doi.org/10.1002/adfm.201808182
M. Piels, and J.E. Bowers, “Photodetectors for silicon photonic integrated circuits,” Photodetectors Materials, Devices and Applications, 3-20, (2016). https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-445-1.00001-4
K.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, M.B. Bekmuratov, O.N. Yusupov, Sh.B. Norkulov, and Kh.J. Matchonov, “Defect Formation in MIS Structures Based on Silicon with an Impurity of Ytterbium,” East Eur. J. Phys. (4), 301-304 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-33
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 by raman spectrometer methods,” East Eur. J. Phys. (4), 193 (2023), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-23
R.R. Jones, D.C. Hooper, L. Zhang, D. Wolverson, and V.K. Valev, “Raman Techniques: Fundamentals and Frontiers,” Nanoscale Research Letters, 14(1), 231 (2019). https://doi.org/10.1186/s11671-019-3039-2
U. Ramabadran, and B. Roughani, “Intensity analysis of polarized Raman spectra for off axis single crystal silicon,” Materials Science and Engineering: B, 230, 31–42 (2018). https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.12.040
K.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, Sh.B. Norkulov, and M.B. Bekmuratov, “Study of Defect Structure of Silicon Doped with Dysprosium Using X-Ray Phase Analysis and Raman Spectroscopy,” East Eur. J. Phys. (4), 311-321 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-35
V.O. Vas’kovskiy, A.V. Svalov, A.V. Gorbunov, N.N. Schegoleva, and S.M. Zadvorkin, “Structure and magnetic properties of Gd/Si and Gd/Cu hybridization in lithium tetraborate,” Frontiers in Physics, 2, (2014). https://doi.org/10.3389/fphy.2014.00031
K.S. Daliev, Sh.B. Utamuradova, J.J. Khamdamov, M.B. Bekmuratov, Sh.B. Norkulov, and U.M. Yuldoshev, “Changes in the Structure and Properties of Silicon During Ytterbium Doping: The Results of o Comprehensive Analysis,” East Eur. J. Phys. (4), 240-249 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-24
K. Kasirajan, L.B. Chandrasekar, S. Maheswari, M. Karunakaran, and P.S. Sundaram, “A comparative study of different rare-earth (Gd, Nd, and Sm) metals doped ZnO thin films and its room temperature ammonia gas sensor activity: Synthesis, characterization, and investigation on the impact of dopant,” Optical Materials, 121, 111554 (2021). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111554
T.D. Kelly, J.C. Petrosky, J.W. McClory, V.T. Adamiv, Y.V. Burak, B.V. Padlyak, I.M. Teslyuk, et al., “Rare earth dopant (Nd, Gd, Dy, and Er) hybridization in lithium tetraborate,” Front. Phys. 2, (2014). https://doi.org/10.3389/fphy.2014.00031
A.I. Prostomolotov, Yu.B. Vasiliev, and A.N. Petlitsky, “Mechanics of defect formation during growth and heat treatment of single-crystal silicon,” 4(4), 1716–1718 (2011). http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik/19931778_2011_-_4-4_unicode/147.pdf
S.Z. Zainabidinov, A.Y. Boboev, N.Y. Yunusaliyev, and J.N. Usmonov, “An optimized ultrasonic spray pyrolysis device for the production of metal oxide films and their morphology,” East Eur. J. Phys. (3), 293 (2024), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-30
W.-E. Hong, and J.-S. Ro, “Kinetics of solid phase crystallization of amorphous silicon analyzed by Raman spectroscopy,” J. Appl. Phys. 114, 073511 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4818949
S. Zainabidinov, Sh.Kh. Yulchiev, A.Y. Boboev, B.D. Gulomov, and N.Y. Yunusaliyev, “Structural properties of Al-doped ZnO films,” East Eur. J. Phys. (3), 282 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-28
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
A.S. Zakirov, Sh.U. Yuldashev, H.J. Wang, H.D. Cho, T.W. Kang, J.J. Khamdamov, and A.T. Mamadalimov, “Photoluminescence study of the surface modified and MEH-PPV coated cotton fibers,” Journal of Luminescence, 131(2), 301–305 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.10.019
S. Zainabidinov, A.Y. Boboev, and N.Y. Yunusaliyev, “Effect of γ-irradiation on structure and electrophysical properties of S doped ZnO films,” East European Journal of Physics, (2), 321–326 (2024) https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-37
Авторське право (c) 2025 Ш.Б. Утамурадова, Ш.Х. Далієв, Д.Д. Хамдамов, Х.Д. Матчонов, М.К. Карімов, Х.Ю. Утемуратова
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).
