Электронный парамагнитный резонанс дефектов и примесей в кремнии с различным изотопным составом

• Автор: Гусейнов, Давуд Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Список основных сокращений
1. ИЗОТОПИЧЕКИЕ ЭФФЕКТЫ В ТВЁРДЫХ ТЕЛАХ (Обзор литературы).
1.1. Изотопические спиновые эффекты
1.1.1. Сулерсверхтонкое взаимодействие
1.1.2. Спиновая декогерентизация
1.2. Фононные эффекты, связанные со средней массой изотопов
1.2.1. Зависимость теплоемкости от массы изотопов
1.2.2. Параметр решетки, как функция массы изотопов
1.2.3. Ангармонические эффекты в частотах фононов и

ширине линии
1.3. Фононные эффекты, связанные с изотопическим беспорядком
1.3.1. Влияние изотопического беспорядка на

теплопроводность
1.3.2. Собственная энергия фононов при изотопическом

беспорядке
1.3.3. Рамановское рассеяние, индуцированное изотопным

беспорядком
1.4. Формулировка задач исследований

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Техника эксперимента
2.2. Исследованные образцы
2.3. Методы определения скорости спин-решеточной релаксации
2.4. Метод определения вклада ССТВ в ширину линии при

одновременном действии двух уширяющих механизмов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВКЛАДА ССТВ В ШИРИНУ ЛИНИИ ЭПР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ЯДЕР :<>81
3.1. Компьютерное моделирование вклада ССТВ в ширину линии
3.1.1. Центры с глубокими уровнями
3.1.2. Мелкий донорный центр фосфора в кремнии
3.2. Анализ ширины и формы линии методом моментов
3.3. Выводы к главе 3
4. ИЗОТОПИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ В ЭПР ДЕФЕКТНЫХ И ПРИМЕСНЫХ
ЦЕНТРОВ В КРЕМНИИ
4.1. Влияние изотопного состава на процессы спин-решеточной и

спин- спиновой релаксации
4.1.1. Изотопические эффекты в ЭПР оборванных связей в

порошках и поликристаллах кремния
4.1.2. Изотопические эффекты в облученных образцах
4.1.3. Изотопические эффекты в ЭПР ионов хрома в кремнии

4.1.4. Модель спин-решеточной релаксации в кремнии
4.2. Вклад ССТВ в ширину линии и скорость спиновой релаксации
4.3. Выводы к главе 4
Заключение
Литература
Список публикаций по теме диссертации
Список основных сокращений и обозначений
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс ДЭЯР - двойной электрон-ядерный резонанс ЯМР - ядерный магнитный резонанс ССТВ - суперсверхтонкое взаимодействие СРР - спин-решеточная релаксация ВИМС - масс-спектроскопия вторичных ионов СВЧ - сверхвысокая частота

медленно возрастала, что, по-видимому, связано с диффузией кислорода и ростом поверхностного окисла. Поэтому, измерения ЭПР проводились сразу после измельчения образца до того, как ширина линии заметно изменялась.
Поликристаллические образцы кремния, обогащенного изотопом кремния-28, а также природного изотопного состава, получались при осаждении кремния из силана на молибденовую проволоку при температуре ~850°С. Образцы поликристаллического кремния не измельчались, т.к. они содержали заметную долю оборванных связей, образованных в процессе осаждения.
Облучение пластин монокристаллов кремния-28 и натурального кремния ионами неона производилось на ускорителе ИЛУ-3 при комнатной температуре. Энергия ионов составляла 40 кэВ, доза 6-1015 см’2, плотность тока ЮмкА/см2. В результате облучения на образцах создавался поверхностный аморфизованный слой с высокой плотностью оборванных связей, имевший толщину -100 нм.
Для легирования хромом использовались монокристаллы кремния р-типа с удельным сопротивлением ~ 10 Ом-см, содержащие изотопы 288ь 99,873 % ат., 2981-0,095 % ат., 3°81-0.032 % ат. Образцы содержали примесь

кислорода на уровне ~10 см' . Легирование хромом проводилось путём диффузии из источника Сг20з при температуре 1100 °С, в кварцевой ампуле в атмосфере осушенного азота. Образец кремния с источником помещались в ампулу, внутри графитового контейнера. Таким образом, понижалась вероятность диффузии изотопической примеси из материала кварцевой ампулы в образец. Была получена концентрация ионов хрома 1,5*1016 см’3. Также использовались монокристаллы кремния с природной композицией изотопов р-типа с удельным сопротивлением ~ 10 Ом-см, легированные индием, с содержанием кислорода на уровне ~1018 см'3. Концентрация ионов

хрома составила 5-10 см’ . Для понижения концентрации ионов хрома образцы кремния нагревались до температуры порядка 100 °С.