Природа та структура парамагнітних дефектів у кристалах GaAs, SiC і кремнієвих матеріалах з наноструктурами - Автореферат

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім. НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор член-кореспондент Національної академії наук України Інститут фізики НАН України, завідувач відділу доктор фізико-математичних наук, професор член-кореспондент Національної академії наук УкраїниЗавдяки широкому практичному застосуванню напівпровідникових приладів у сучасній техніці нинішній стан розвитку фізики напівпровідників характеризується все більш поглибленим вивченням властивостей кристалів та структури їх дефектів. У другому напрямку впроваджуються квантово-розмірні явища, які полягають у зміні властивостей напівпровідників при формуванні у діелектричній або напівпровідниковій матриці нанорозмірних частинок. Усе сказане вище окреслює актуальність проблеми, яка вирішується у даній дисертації, - визначення природи та структури парамагнітних домішкових та власних дефектів у кристалах GAAS, SIC, поруватому кремнії та матеріалах на основі кремнію з нанокристалітами методами радіоспектроскопії. Окрім того, дослідження виконувались у рамках проектів: - „Радіоспектроскопічне та електрофізичне дослідження мілких акцепторів, що мають нескомпенсований спіновий момент внутрішньої оболонки: Mn в GAAS” № 2.3/106 Державного комітету з питань науки та технологій (1994-1995 рр., шифр „Акцептор”). Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що більшість з них одержана вперше і має самостійне наукове значення або суттєво доповнює відомі раніше дані стосовно походження та структури домішкових і власних дефектів у кристалах GAAS, SIC, поруватому кремнії та кремнієвих матеріалах з нанокристалітами.Як і H1-спектри, Е1-спектри були зареєстровані для центра A0 (Mn2 h) на переходах ДMF =1 та ДMF =2 (рис. Від 11 і до 100 К, коли інтенсивний спектр від А0 зникає внаслідок розширення ліній, детектується лінія Е1-спектра з g-фактором g = 3.99, яку було віднесено до переходів ДMS =2 центра Mn2 . Спектр ЕПР бору (спін S = 1/2) в 3С-SIC, складається з інтенсивних ліній надтонкої взаємодії з ядром 11В (спін ядра І = 3/2, розповсюдженість с = 81.17%) та ліній НТВ з ядром 10В (І = 3, с = 18.83%), інтенсивність яких на порядок менша (рис. Спектри ЕПР різних граней (пірамід росту) 3С-SIC являли собою частково розділені триплети з параметрами, типовими для домішки азоту, і були описані суперпозицією трьох спектрів. Виходячи з однакової відстані між лініями дублетів у спектрах X-, K-та Q-діапазонів та співвідношення їхніх інтегральних інтенсивностей до ліній центральних переходів, яке становить близько 20%, було зроблено висновок, що дефекти Ку1, Ку2 та Ку3 знаходяться в оточенні чотирьох атомів кремнію і можуть бути повязаними з вакансією вуглецю у кристалічній ґратці 6Н-SIC.У дисертації вирішено наукову проблему зясування природи та структури домішкових і власних парамагнітних дефектів у кристалах GAAS, SIC і кремнієвих матеріалах, в яких утворюються нанокристаліти. Виявлено, що в умовах реєстрації ЕПР лінії спінового резонансу нейтральної акцепторної домішки марганцю, яка має структуру (Mn2 h), обумовлені електродипольними спіновими переходами. Зясовано, що центру “мілкого” бору у 3C-SIC відповідає група точкової симетрії C3V, пониження симетрії від кубічної до тригональної зумовлене ефектом Яна-Теллера. У температурному інтервалі 4 ? 300 К визначені параметри спін-гамільтоніану спостережених вперше трьох основних дефектів Ку1, Ку2 та Ку3, які утворюються в результаті електронного опромінення кристалів 6H-SIC р-типу. Порівняння визначених експериментально параметрів надтонкої взаємодії із розрахованими з застосуванням методів теорії функціонала густини дозволило ідентифікувати ці дефекти як позитивно заряджену вакансію вуглецю у трьох кристалографічно нееквівалентних позиціях ґратки 6H-SIC.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ