Структурно-фазові стани монокристалів кремнію, легованих родієм
Анотація
У цій роботі досліджено структурний та фазовий стан монокристалів кремнію (Si), легованих атомами родію (Rh). Для дослідження було обрано зразки кремнію n-типу, леговані родієм, вирощені методом Чокральського. Атоми родію вводили шляхом термічної дифузії при 1300°C, а зразки охолоджували як у режимах повільного, так і швидкого охолодження. Отримані дані оцінювали за допомогою рентгеноструктурного аналізу (XRD). У контрольних зразках термічна обробка призвела до утворення вторинних фаз, таких як SiP2 та SiO2, які, як було показано, пов'язані з фоновими домішками, зокрема атомами кисню. У зразку, легованому родієм та повільно охолодженому, утворилася фаза SiRh3, а кристалічна решітка залишалася відносно стабільною. Це вказує на те, що атоми родію мають здатність зменшувати внутрішні напруження та релаксувати решітку. У режимі швидкого охолодження з'явилася фаза оксиду RhO2, а також спостерігалося збільшення мікронапружень та кристалічних дефектів. Результати показують, що легування родієм є ефективним методом контролю структури, фазового складу та електричних властивостей монокристалів кремнію. Це дослідження має важливе значення для напівпровідникових матеріалів, мікроелектроніки та сонячних елементів.
Завантаження
Посилання
J. Li, J. Wang, Z. Zhong, Z. Li, Y. Wen, L. Wang, and L. Liu, “Pathway and control of oxygen transport in the melt during single crystal silicon growth by continuous-feeding Czochralski method,” Journal of Crystal Growth, 662, 128183 (2025). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2025.128183
W. Zhao, J. Li, and L. Liu, “Control of oxygen impurities in a continuous-feeding Czochralski-silicon crystal growth by the double-crucible method,” Crystals, 11, 264 (2021). https://doi.org/10.3390/cryst11030264
R. Newman, “Oxygen diffusion and precipitation in Czochralski silicon,” Journal of Physics: Condensed Matter, 12, R335 (2000). https://doi.org/10.1088/0953-8984/12/25/201
P. Dong, X. Liang, and D. Tian, “On the mechanism of carrier scattering at oxide precipitates in Czochralski silicon,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 4, (2015). https://doi.org/10.1007/s10854-015-2728-6
Y. Boboev, K. A. Makhmudov, and Z. M. Ibrokhimov, “Long-term relaxation processes of electrical conductivity in compensated SiB,S and SiB,Rh monocrystals,” East European Journal of Physics, (2), 436–440 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-54
Sh. A. Makhmudov, A.A. Sulaymonov, and A.K. Rafikov, “Study of the concentration of Si impurities and their electrical state,” Nauchnyi Zhurnal Fizika, (1), 16 (2023). (in Russian, Kyrgyzstan)
J. Golubović, M. Varničić, and S. Štrbac, “Study of oxygen reduction reaction on polycrystalline rhodium in acidic and alkaline media,” Catalysts, 14, 327 (2024). https://doi.org/10.3390/catal14050327
M. Trzcinski, G. Balcerowska-Czerniak, and A. Bukaluk, “XPS studies of the initial oxidation of polycrystalline Rh surface,” Catalysts, 10, 617 (2020). https://doi.org/10.3390/catal10060617
Y. Boboev, B. M. Ergashev, N. Y. Yunusaliyev, and J. S. Madaminjonov, “Electrophysical nature of defects in silicon caused by implanted platinum atoms,” East European Journal of Physics, (2), 431–435 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-53
Y. Boboev, S. K. Yulchiev, Z. M. Ibrokhimov, and N. Y. Yunusaliyev, “The impact of various lighting conditions on the photosensitive properties of Si and Si structures,” East European Journal of Physics, (4), 620-626 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-65
X. Zhang and S. Wang, “Structure and growth of single crystal SiP2 using flux method,” Solid State Sciences, 37, 1–5 (2014). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.009
A.Y. Boboev, B.M. Ergashev, N.Y. Yunusaliyev, and M.M. Xotamov, “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
K. Kayed and D. Kurd, “The effect of annealing temperature on the structural and optical properties of Si/SiO₂ composites synthesized by thermal oxidation of silicon wafers,” preprint, (2021). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-246154/v2
I.I. Gorbachev, E.I. Korzunova, V.V. Popov, D.M. Khabibulin, and N.V. Urtsev, “Simulation of austenite grain growth in low-alloyed steels upon austenitization,” Physics of Metals and Metallography, 124(3), 303–309 (2023). https://doi.org/10.31857/S0015323022601738
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 European Journal of Physics, (4), 301–304 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-33
Geiskopf, M. Stoffel, and X. Devaux, “Formation of SiP₂ nanocrystals embedded in SiO₂ from phosphorus-rich SiO1.5 thin films,” The Journal of Physical Chemistry C, 124(14), 7973–7978 (2020). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b11416
J. Safarian, and M. Tangstad, “Phase diagram study of the Si–P system in Si-rich region,” Journal of Materials Research, 26(12), 1494–1503 (2011). https://doi.org/10.1557/jmr.2011.130
L. Marot, R. Schoch, R. Steiner, V. Thommen, D. Mathys, and E. Meyer, “Rhodium and silicon system: II. Rhodium silicide formation,” Nanotechnology, 21, 365707 (2010). https://doi.org/10.1088/0957-4484/21/36/365707
L. Schellenberg, J. L. Jorda, and J. Muller, “The rhodium-silicon phase diagram,” Journal of the Less Common Metals, 109(2), 261–274 (1985). https://doi.org/10.1016/0022-5088(85)90058-X
K. Matsukawa, K. Shirai, and H. Yamaguchi, “Diffusion of transition-metal impurities in silicon,” Physica B: Condensed Matter, 401–402, 151–154 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physb.2007.08.134
D. Garagnani, P. De Padova, C. Ottaviani, C. Quaresima, A. Generosi, B. Paci, B. Olivieri, et al., “Evidence of sp2-like hybridization of silicon valence orbitals in thin and thick Si grown on α-phase Si(111)√3×√3R30°-Bi,” Materials, 15(5), 1730 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15051730
M. Trzcinski, G. Balcerowska-Czerniak, and A. Bukaluk, “XPS studies of the initial oxidation of polycrystalline Rh surface,” Catalysts, 10, 617 (2020). https://doi.org/10.3390/catal10060617
M.E. Turano, E.A. Jamka, M.Z. Gillum, and K.D. Gibson, “Emergence of subsurface oxygen on Rh(111),” The Journal of Physical Chemistry Letters, 12(25), 5844–5849 (2021). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c01820
Z.N. Weinrich, X. Li, S. Sharma, V. Craciun, M. Ahmed, E.A.C. Sanchez, S. Moffatt, and K.S. Jones, “Dopant-defect interactions in highly doped epitaxial Si:P thin films,” Thin Solid Films, 685, (2019). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.05.059
Авторське право (c) 2026 Акрамжон Й. Бобоєв, Шерзод А. Махмудов, Аваз К. Рафіков, Зійоджон М. Іброхімов, Рахмат М. Мансуров, Нурітдін Ю. Юнусалієв, Білоліддін М. Ергашев
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).
