Структурні дослідження монокристалічного кремнію, легованого міддю, методом дифузії
Анотація
У статті представлено результати структурного дослідження монокристалічного кремнію, легованого міддю методом термодифузії за температури 1423 K. Об'єктом дослідження були кристали n-Si, вирощені методом Чохральського, що містять кисневі преципітати SiO2. Структурний аналіз проводився на рентгенівському дифрактометрі з удосконаленою оптичною схемою, що дозволило виявити слабкі додаткові відбиття та зміни параметрів кристалічної решітки. Встановлено, що легування міддю призводить до появи пружних напружень у поверхневих шарах кристалу, зміни міжплощинної відстані (111) та перерозподілу інтенсивності відбиття (222) і (333). Виявлено дифузне розсіювання та додаткові селективні відбиття, що свідчать про утворення нових фаз. Вперше прямим структурним методом показано формування нанокристалів CuO з моноклінічною структурою та середнім розміром 14–14,5 нм, а також нанокристалів Cu2O з кубічною структурою та середнім розміром близько 17 нм. Їхні параметри решітки були виміряні експериментально та дещо відрізняються від стандартних еталонних значень, що свідчить про вплив кремнієвої матриці та внутрішніх напружень на їхню структуру. Було показано, що кисневі преципітати SiO2 створюють локальні пружні поля, які сприяють дифузії, зародкоутворенню та розділенню міді у вигляді оксидних нанофаз. Отримані результати уточнюють механізм структурних перетворень у кремнії, легованому міддю.
Завантаження
Посилання
Utamuradova S., Daliev S., Khamdamov J., Matchonov K and Khaitbaev A. “Phase Transformations and Structural Transformations of Manganese Silicides in the Si-Mn System,” East European Journal of Physics, (4), 484-495 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-49
Boboev A. Y., Ergashev B. M., Yunusaliyev N. Y., and Xotamov M. M. “Study of the Formation of Low-Dimensional Defect States in Single-Crystal Silicon with the Participation of Oxygen,” East European Journal of Physics, (2), 299–306 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-36
Lin C.-Y., Zhao Z., Niu J., and Xia Z. “Synthesis, Properties and Applications of 3D Carbon Nanotube–Graphene Junctions,” Journal of Physics D: Applied Physics, 49, 443001 (2016). https://doi:10.1088/0022-3727/49/44/443001
Fukuoka N. “New Donor Formation in n-Type Czochralski–Crown Silicon,” Japanese Journal of Applied Physics, 24, 1450 1453 (1985). https://doi.org/10.1143/JJAP.24.1450
Istratov A. A. and Weber E. R. “Electrical Properties and Recombination Activity of Copper, Nickel and Cobalt in Silicon,” Applied Physics A: Materials Science & Processing, 66, 123–136 (1998). https://doi.org/10.1007/s003390050649
Sabah S., Le T. T., Zhou Z., Sun C., Wang Y., Fu N., Rougieux F., and Liu A. “Recombination Activity of Chromium–Gallium Pairs in Silicon,” Solar Energy Materials and Solar Cells, 271, 113989 (2025). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2025.113989
Isaev M. Sh., Asatov U. T., Tulametov M. A., Kodirov S. R., Rajabov A. E., “Study of the Inhomogeneities of Overcompensed Silicon Samples Doped with Manganese,” East European Journal of Physics, (2), 341–344 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-40
Zainabidinov S. Z., Boboev A. Y., Rasulova M. B., Yunusaliyev N. Y., “X-Ray Diffraction Analysis, Optical Characteristics and Electro-Physical Properties of the n-ZnO/p-NiO Structure Grown by the Spray Pyrolysis Method,” New Materials, Compounds and Applications, 8(3), 411–421 (2024). https://doi.org/10.62476/nmca83411
Shannon R. D. “Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides,” Acta Crystallographica Section A, 32, 751–767 (1976). https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
Chen P., Li Y., Qin F., An T., Dai Y., Zhang M., Liu M., Zhang L., “First-Principles Study of Copper Contamination in Silicon Semiconductor,” Surfaces and Interfaces, 31, 102084 (2022). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102084
Murin, L. I., Medvedeva, I. F., & Markevich, V. P. (2010). Interaction of copper atoms with radiation-induced defects in silicon. Inorganic Materials, 46(4), 333–338. https://doi.org/10.1134/s0020168510040011
Karimov M., Machkamov Sh., Tursunov N. A., Bakiev S. A., Machmudov Sh. A., Sattiev A. R., Akramov F. S., “Formation of Copper Impurity-Defect Complexes and Their Impact on Electrical Properties of Silicon,” Russian Physics Journal, 57(1), 63–68 (2014). https://doi.org/10.1007/s11182-014-0208-8
Pateras A., Park J., Ahn Y., Tilka J. A., Holt M. V., Kim H., Mawst L. J., and Evans P. G. “Dynamical Scattering in Coherent Hard X-Ray Nanobeam Bragg Diffraction,” Physical Review B, 97, 235414 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.235414
Villars P. and Cenzual K. “Pearson’s Crystal Data: Crystal Structure Database for Inorganic Compounds,” ASM International, Materials Park, Ohio (2019). https://doi.org/10.31399/asm.hb.v03a.a0006856
Ram S., Mitra C., “Formation of Stable Cu₂O Nanocrystals in a New Orthorhombic Crystal Structure,” Materials Science and Engineering: A, 304–306, 805–809 (2001). https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01578-1
Авторське право (c) 2026 Акрамжон Ю. Бобоєв, Шерзод А. Махмудов, Шухрат К. Махкамов, Нурітдін Ю. Юнусалієв, Муродільжон М. Хотамов, Мохірабону М. Араббоєва
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).
