Локальна варіація інтенсивності розсіяного світла в монокристалах кремнію з імплантацією іонів марганцю

  • Е.У. Арзікулов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, Самарканд, Республіка Узбекистан; Державна ключова лабораторія прецизійного зварювання та з'єднання матеріалів і конструкцій, Школа матеріалознавства та інженерії, Харбінський технологічний інститут, район Нанган, Харбін, Китай; Школа матеріалознавства та інженерії, Шеньянський аерокосмічний університет, Шеньян, Китай https://orcid.org/0000-0001-9179-3402
  • Ф.А. Салаксітдінов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, Самарканд, Республіка Узбекистан
  • Ван Юйцзінь Державна ключова лабораторія прецизійного зварювання та з'єднання матеріалів і конструкцій, Школа матеріалознавства та інженерії, Харбінський технологічний інститут, Харбін, Китай https://orcid.org/0000-0002-8710-1108
  • Шаовей Лу Школа матеріалознавства та інженерії, Шеньянський аерокосмічний університет, Шеньян, Китай
  • Тен Лю Школа матеріалознавства та інженерії, Шеньянський аерокосмічний університет, Шеньян, Китай
  • Чжишен Нун Школа матеріалознавства та інженерії, Шеньянський аерокосмічний університет, Шеньян, Китай
  • М.Д. Тошбоєв Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, Самарканд, Республіка Узбекистан
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-51
Ключові слова: локальна інтенсивність, іонна імплантація, комбінаційне розсіювання, кремній, нанорозмірні об'єкти, хвильовий вектор

Анотація

У цій статті представлені результати експериментальних досліджень локальних змін інтенсивності розсіяного світла та морфології поверхні у зразках монокристалічного кремнію з електронною провідністю та кристалічною орієнтацією [100], імплантованих Mn. Енергія іонів марганцю, доза імплантації та концентрація фосфору в підкладці становили 40 кеВ, 5⋅1015÷1⋅1017 іонів/см2 та ~9,3⋅1014 см–3 відповідно. Для аналізу морфології поверхні до та після імплантації було застосовано атомно-силову мікроскопію (АСМ) та раманівську спектроскопію з використанням геометрії зворотного розсіювання поверхнево розсіяного світла. АСМ-мікрофотографії поверхні показують характерні нанометрові шорсткості, форма та розмір яких сильно залежать від дози імплантації. Ці нанорозмірні об'єкти відсутні на поверхні неімплантованої підкладки. У раманівських спектрах зразків, що не піддавалися імплантації, завжди спостерігається основний пік лоренцовського типу, характерний для монокристалічного кремнію та зосереджений на 520.0±1.0 см−1, що відповідає фононному хвильовому вектору. У раманівських спектрах зразків кремнію, імплантованого іонами марганцю, спостерігається кілька піків (184, 291, 373, 468, 659, 798 та 804 см−1), ймовірно пов'язаних з утворенням радіаційних дефектів та нанорозмірних об'єктів на поверхні монокристалічного кремнію під час іонної імплантації за участю атомів кремнію, марганцю, фосфору та інших домішок. Ці структурні дефекти кристалічної решітки кремнію на поверхні та поблизу поверхні, спричинені бомбардуванням іонами марганцю, призводять до збудження нових коливальних мод, які не спостерігаються у вихідному кремнії. Ці моди проявляються у спектрах комбінаційного розсіювання.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

P. Jagadeesh, S.M. Rangappa, and S. Siengchin, Adv. Ind. and Eng. Poly. Res. 7, 122 (2024). https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2023.03.002

S.K. Jha, and M. Kumar, International Open-Access, Double-Blind, Peer-Reviewed, Refereed, Multidisciplinary Online Journal (IJARSCT), 4, 685 (2024). https://doi.org/10.48175/IJARSCT-19475

Y.G. Abov, F.S. Dzheparov, N.O. Elyutin, D.V. Lvov, and A.N. Tyulyusov, Physics of Atomic Nuclei, 79, 617 (2016). https://doi.org/10.1134/S1063778816040037

S. Cho, and B.-G. Park, in: Doping: Properties, Mechanisms and Applications, edited by Lixin Yu (Nanchang University, PR China, 2013), https://novapublishers.com/wp-content/uploads/2019/08/978-1-62618-097-0_ch4

C. Meiera, S. Lu, V.G. Kravets, H. Nienhaus, A. Lorke, and H. Wiggers, Physica E, 32, 155 (2006). http://dx.doi.org/10.1016/j.physe.2005.12.030

Z. Guoliang, L. Pan, Z. Chengxi, G. Xinran, D. Ronglu, and Y. Liangbao, Anal. Chem. 97, 5612 (2025). https://doi.org/10.1021/acs.analchem. 4c0629

M.I. Suib, A.F.A. Rahim, L.N. Ismail, K.Y. Lee, and A.R.M. Radzol, in: 2024 IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES) Proceedings, (Penang, Malaysia, 2024), pp. 483-488. https://doi.org/10.1109/IECBES61011.2024. 10990872

Y. Duan, J.F. Kong, and W.Z. Shen, J. Raman Spec. 43, 756 (2012). https://doi.org/10.1002/jrs.3094.

M. Khorasaninejad, J. Walia, and S. Saini, Nanotechnology 23, 275706 (2012). https://doi.org/10.1088/0957-4484/23/27/275706

E. Smith, and G. Dent, Modern Raman spectroscopy: a practical approach, 2nd ed, (Wiley, Hoboken, NJ, 2019), pp. 23-67. https://doi.org/10.1002/0470011831.ch5

M. Cardona, Light Scattering in Solids. (Springer, Berlin, Heidelberg, 1982), pp.147–248.

H. Richter, Z.P. Wang, and L. Ley, Solid State Communications, 39, 625 (1981). https://doi.org/10.1016/0038-1098(81)90337-9

F. Minoru, K. Yoshihiko, H. Shinji, and Y. Keiichi, Phys. Rev. B, 54, R8373(R) (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.R8373

I. Iatsunskyi, G. Nowaczyk, S. Jurga, V. Fedorenko, M. Pavlenko, and V. Smyntyna, Int. J. for Light and Elec. Opt. 126, 1650 (2016).

Á. Fernández-Galiana, O. Bibikova, S.V. Pedersen, and M.M. Stevens, Adv. Mater. 36, 2210807 (2024). https://doi.org/10.1002/adma. 202210807

E.U. Arzikulov, F.A. Salakhitdinov, F. Kholmurodov, and M.D. Tashboev, J. of Phys.: Conference Series, 2573, (2023). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2573/1/012015

V. Pelenitsyn, and P. Korotaev, Comput. Mat. Sci. 207, 111273 (2022). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2022.111273

M.D. McCluskey, and A. Janotti, Appl. Phys. 127, 190401 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0012677

M.D. McCluskey, and E.E. Haller, Dopants and Defects in Semiconductors, 2nd ed. (CRC Press, 2018).

F. Tuomisto, Characterization and Control of Defects in Semiconductors, (IET, 2019).

L.P. Avakyants, V.S. Gorelik, and E.D. Obraztsova, J. of Molecular Structure, 219, 141 (1990).

F. Cristiano, PhD. Dissertation, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013.

Опубліковано
2025-12-08
Цитовано
Як цитувати
Арзікулов, Е., Салаксітдінов, Ф., Юйцзінь, В., Лу, Ш., Лю, Т., Нун, Ч., & Тошбоєв, М. (2025). Локальна варіація інтенсивності розсіяного світла в монокристалах кремнію з імплантацією іонів марганцю. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 506-511. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-51
Номер
№ 4 (2025): East European Journal of Physics
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2025 Е.У. Арзікулов, Ф.А. Салаксітдінов, Ван Юйцзінь, Шаовей Лу, Тен Лю, Чжишен Нун, М.Д. Тошбоєв

Ліцезія Creative Commons

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).