Раманівська спектроскопія гамма-опроміненого кремнію, легованого родієм
Анотація
Це дослідження досліджує вплив гамма-опромінення та забруднення родієм (Rh) на кристалічну структуру кремнію за допомогою раманівської спектроскопії. Присутність родію в монокристалах кремнію викликає незначні структурні зміни та вводить нові елементи в спектральний профіль раманівського розсіювання. Примітно, що інтенсивність піку кремнієвої сигнатури при 521 см-1 демонструє помітне збільшення, тоді як його повна ширина на половині висоти (FWHM) залишається практично незмінною. Це збільшення інтенсивності піку, ймовірно, пов'язане з посиленням зв'язків у кремнієвій решітці внаслідок включення Rh. Крім того, новий раманівський сигнал при 245 см-1 у спектрах Si<Rh> пояснюється елементарним родієм та утворенням сполук RhSi. Крім того, опромінення n-Si гамма-променями з енергією 1,25 МеВ та дозою 107 рад призводить до порушення та аморфізації кристалічної структури кремнію та до створення радіаційно-вакансійних дефектів. Результати опромінення легованих зразків показують, що додавання атомів родію зменшує вміст аморфного шару в кремнії та покращує його кристалічну структуру.
Завантаження
Посилання
Kh.N. Ahmadova, and S.H. Jabarov, “Obtaining of Al Nanosized Thin Layers and Their Structural Properties,” Arabian journal for science and engineering, 48(6), 8083-8088. (2023). https://doi.org/10.1007/s13369-022-07449-2
Sh.B. Utamuradova, Sh.Kh. Daliev, D.A. Rakhmanov, I.Kh. Khamidjanov, A.S. Doroshkevich, Zh.V. Mezentseva, and A. Tatarinova, “Influence of Gamma Rays on Electrophysical Properties of Silicon Doped with Palladium Atoms,” Advanced Physical Research, 7(3), 166-173 (2025). https://doi.org/10.62476/apr.73166
G. Davies, “The optical properties of radiation damage centres in silicon,” Reports on Progress in Physics, 44(7), 787–830 (1989). https://doi.org/10.1016/0370-1573(89)90064-1
Sh.B. Utamuradova, D.A. Rakhmanov, and A.S. Abiyev, “Investigation of Sensitive Thermal Sensors Based on Si and Si,” East European Journal of Physics, (3), 375-378 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-45
M.S. Yunusov, M. Karimov, M.N. Alikulov, and K.A. Begmatov,” Radiation Effects and Defects in Solids, 152(3), 171–180 (2000). https://doi.org/10.1080/10420150008211821
I.S. Tikhonov, “Application of Raman spectroscopy for analysis of the structure of single-crystal silicon,” Journal of Technical Physics, 89(3), 422–428 (2019)/
Sh.B. Utamuradova, D.A. Rakhmanov, A.S. Doroshkevich, I.G. Genov, P.L. Tuan, and А. Kirillov, “Processes of Defect Formation in Silicon Diffusionally Doped with Platinum and Irradiated with Protons,” Eurasian physical technical journal, 20(3), 35-42 (2023). https://doi.org/10.31489/2023No3/35-42
Z.T. Azamatov, M.A. Yuldoshev, N.N. Bazarbayev, and A.B. Bakhromov, “Investigation of Optical Characteristics of Photochromic Materials,” Physics AUC, 33, 139-145 (2023).
Sh.B. Utamuradova, D.A. Rakhmanov, and A.S Abiyev, “Influence of Different Types of Radiation on the Crystal Structure of Silicon Monocrystals n-Si,” East European Journal of Physics, (2), 380-383 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-47
M.A. Yuldoshev, Z.T. Azamatov, A.B. Bakhromov, and M.R. Bekchanova, “Investigation of Morphological and Optical Properties of LiNbO3 and LiNbO3:Fe 0.03 wt.% Crystals,” East Eur. J. Phys. (4), 250-255 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-25
I. Iatsunskyi, G. Nowaczyk, S. Jurga, V. Fedorenko, M. Pavlenko, and V. Smyntyna, “One and two-phonon Raman scattering from nanostructured silicon,” Optik, 126(18), 1650–1655 (2015). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.05.088
C. Smit, R.A. van Swaaij, H. Donker, A.M. Petit, W.M. Kessels, and M.C. van de Sanden, “Determining the material structure of microcrystalline silicon from Raman spectra,” Journal of Applied Physics, 94(5), 3582–3588 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1596364
B. Graczykowski, A. El Sachat, J.S. Reparaz, M. Sledzinska, M.R. Wagner, E. Chavez-Angel, et al., “Thermal conductivity and air-mediated losses in periodic porous silicon membranes at high temperatures,” Nature Communications, 8(1), (2017). https://doi.org/10.1038/s41467-017-00115-4
Sh.B. Utamuradova, D.A. Rakhmanov, and A.S Abiyev, “Influence of Palladium Atoms on the Crystal Structure of Silicon (n Si),” Physics AUC, 34, 198-203 (2024). https://cis01.central.ucv.ro/pauc/vol/2024_34/16_PAUC_2024_198_203.pdf
A. Wellner, V. Paillard, H. Coffin, N. Cherkashin, and C. Bonafos, “Resonant Raman scattering of a single layer of nanocrystals on a silicon substrate,” Journal of Applied Physics, 96(4), 2403–2405 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1765853
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
D. Tetelbaum, A. Nikolskaya, M. Dorokhin, V. Vasiliev, D. Smolyakov, A. Lukyaenko, F. Baron, et al. “Implanted gallium impurity detection in silicon by impedance spectroscopy,” Materials Letters, 308, Part B, 131244 (2022). https://doi.org/10.1016/J.MATLET.2021.131244
M.A. Karimov, and Sh.M. Ismailov, “Study of the influence of γ-irradiation on the structural and optical properties of silicon,” Journal of Applied Spectroscopy, 87(4), 612–618 (2020).
V.A. Kozlov, and V.V Kozlovskiy, “Doping of semiconductors using radiation defects produced by irradiation with protons and alpha particles,” Semiconductors, 35(7), 769-795 (2001). https://doi.org/10.1134/1.1385708
Sh.B. Utamuradova, D.A. Rakhmanov, P.L. Tuan, A.S. Doroshkevich, V.A. Kinev, А. Tatarinova, R.Sh. Isayev, et al. “Influence of Alpha Particles on Technological Impurities in Silicon Doped with Platinum,” New materials, compounds and applications, 9(1), 50-57 (2025). https://doi.org/10.62476/nmca.9150
I. Pintilie, G. Lindström, A. Junkes, and E. Fretwurst, “Radiation-induced point- and cluster-related defects with strong impact on damage properties of silicon detectors,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 611, 52–68 (2009). https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.09.065
J.D. Murphy, et al. “Transition metals in silicon: fundamental mechanisms and electrical activity,” Physica Status Solidi A, 203(4), 693–704 (2006). https://doi.org/10.1002/pssa.200566153
C. Altana, L. Calcagno, C. Ciampi, F. La Via, G. Lanzalone, A. Muoio, G. Pasquali, et al. “Radiation Damage by Heavy Ions in Silicon and Silicon Carbide Detectors,” Sensors, 23(14), 6522 (2023). https://doi.org/10.3390/s23146522
A.A. Lebedev, and V.V. Kozlovskiy, “On comparison of the radiation resistance of silicon and silicon carbide,” Semiconductors, 48(10), 1329–1331 (2014). https://doi.org/10.1134/S1063782614100170
A.W. McCarthy, H.M. Liaw, and T.A. Friedmann, “Properties of rhodium silicide thin films formed by high-temperature annealing,” Applied Physics Letters, 63, 2929–2931 (1993). https://doi.org/10.1063/1.110114
H. Spieler, “Radiation Damage Mechanisms and Effects in Silicon Detectors,” in: Semiconductor Detector Systems, (Springer, 2017), pp. 151–178. https://doi.org/10.1007/978-3-030-35318-6_5
P. Pellegrino, et al. “Structural and electrical characterization of silicide phases formed by transition-metal diffusion into Si,” Thin Solid Films, 373, 56–60 (2000). https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)01057-1
M.A. Mayer, et al. “Effects of gamma irradiation on the structure of silicon crystals,” Radiation Physics and Chemistry, 79(3), 221–226 (2010). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2009.09.002
G.P. Gaidar, “Annealing of radiation-induced defects in silicon,” Electronic processing of materials, 48(1), 93–105 (2012). https://doi.org/10.3103/S1068375512010061
A.K. Nabiyeva, S.H. Jabarov, S.V. Trukhanov, A.V. Trukhanov, and N.A. Ismayilova, “XRD and SEM analyses of structural properties of LaxBa1−xMnO3 solid solutions,” International Journal of Modern Physics B, 38(24), 2450327 (2024). https://doi.org/10.1142/S0217979224503272
Авторське право (c) 2025 Шаріфа Б. Утамурадова, Шахрух Х. Далієв, Ділмурод А. Рахманов, Афсун С. Абієв
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).
