Магнитный резонанс дефектов в широкозонных полупроводниках и наноструктурах на основе углерода

• Автор: Солтамова, Александра Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
I. Обзор литературы
1.1. Вакансии углерода и кремния в 8іС
1.2. Дефект перестановки углерода (С5І)
1.3. Азотно-вакансионные (МУ) дефекты в карбиде кремния
1.4. Структура и классификация алмаза
1.5. Детонационные наноалмазы
1.6. Азотные центры в алмазе
1.7. Азотно-вакансионные центры в алмазе
1.8. Методы создания азотно-вакансионных дефектов в алмазах
II. Приготовление образцов и методика эксперимента
2.1. Приготовление образцов
2.1.1. Приготовление образцов 6Н-8ІС
2.1.2. Приготовление образцов наноалмазов
2.2. Методика эксперимента
2.2.1. Метод электронного парамагнитного резонанса
2.2.2. Методика электронного спинового эха
2.2.3. Методика оптически детектируемого магнитного резонанса
III. Спектры ЭПР дефектов в 6Н-8ІС
3.1. Определение содержания изотопа 13С в кристалле 6Н-8ІС с
измененным изотопным составом
3.2. Дефект перестановки углерода СЭ; в 6Н-8ІС
3.3. Азотно-вакансионный (ИУ) дефект в 6Н-8ІС

IV. Спектры ЭПР в наноалмазах
4.1. Азотные центры в природных наноалмазах
4.2. Азотные центры в спеченных детонационных наноалмазах
4.3. Центры в детонационных наноалмазах до спекания
4.4. Азотно-вакансионные дефекты в агрегатах спеченных
детонационных наноалмазов
4.5. Характеризация агрегатов детонационных наноалмазов,
содержащих азотно-вакансионные дефекты
Заключение
Список используемой литературы
Список публикаций автора по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена исследованию собственных и примесных дефектов в широкозонных полупроводниках на основе углерода, а именно карбиду кремния и наноалмазам.
Карбид кремния (БЮ) является одним из наиболее значимых полупроводниковых материалов, который может служить достойной заменой.кремниевых полупроводниковых структур, особенно для создания приборов способных работать в экстремальных условиях. При создании приборов, на основе карбида, кремния, а также в силу специфики его использования, неизбежно образование- собственных и примесных, дефектов в , материале, которые могут сильно влиять на электрические свойства приборов: Собственные дефекты, а именно вакансии;
межузельные атомы и дефекты перестановки играют огромную роль в процессах самодиффузии, диффузии примесей- и процессах отжига материала, они являются, «локомотивом» миграционных процессов- в кристаллах. Именно поэтому, для создания приборов на основе- Б1С необходимо надежное установление структуры и свойств собственных и, примесных дефектов.
Основным требованием к использованию метода ЭПР является, ; наличие парамагнитных центров; в исследуемых материалах. Поскольку
природное содержание изотопов (4.7%)- и 13С (1.1%) мало, то обогащение кристаллов при росте этими изотопами приводит к возможности более простого и надежного анализа сверхтонких

взаимодействий (СТВ) неспаренного электрона дефекта с магнитными моментами ядер. Однако для исследования образцов с измененным изотопным составом в первую очередь необходимо установить ; фактическую концентрацию изотопов. Именно возможность
1 контролируемого изменения изотопного состав карбида кремния при росте

1. образование свободного углерода в результате детонационного превращения взрывчатого вещества;
2. быстрое расширение продуктов детонации и охлаждение алмазных частиц ниже температуры графнтизации;
3. интенсивный тепломассообмен между продуктами детонации и средой, окружающей заряд.
Детонационный синтез алмазов является сравнительно дешевым и быстрым по времени способом производства искусственных алмазов. Однако у данного метода есть ряд недостатков, таких как:
1. низкое процентное содержание алмазного углерода в продуктах детонации;
2. загрязнением-со стороны детонационной-камеры;
3. высокая полидисперсность;
4. недостаточно высокая воспроизводимость получаемого продукта- в партиях.
Исследуемые в работе наноалмазы, полученные детонационным синтезом были очищены по запатентованной методике, приведенной в [107]. Данный метод позволяет уменьшить содержание примесей металлов в детонационных наноалмазах и уменьшить размер агрегатов детонационных наноалмазов до 100 нм.
Часть образцов детонационных наноалмазов была подвергнута процедуре спекания при высоком давлении и температуре. Спекание проводилось в камере высокого давления типа «тороид» объемом 0.26 см3, с использованием пресса силой 5 МН. Помещенный в графитовый цилиндр образец подогревался подачей на образец переменного тока на частоте 50 Гц в режиме стабилизации. Давление в камере поддерживалось на уровне 6-7 ГПа. Перед спеканием детонационные наноалмазы были
модифицированы фуллеренами чистыми Сбо (98.5%) . Концентрация