CC BY
0"ANIQ VA TABIIY FANLARNING RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI" RESPUBLIKAILMIY-AMALIY ANJUMANI 2024-YIL 7-MAY
СВОЙСТВА АТОМОВ ПРИМЕСИ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
2Тураев Э.Ю, 2Жумаева Л.Ш https://doi.org/10.5281/zenodo.11115686
Аннотация. Состояние атомов примеси, введенных в полупроводниковые материалы, определяет тип проводимости, а расположение атомов примеси в поверхностном слое или внутри материала определено методом ядерного гамма-резонанса.
Ключевые слова: энергетическое состояние, Резонанс, гамма, полупроводник, смесь, атомы, поверхность, спектроскопия, спектры, изотоп, изомерный сдвиг.
Abstract. Sostoyanie atomov primesi, vvedennyx v semiporodnikovye materialy, opredelyaet tip providomosti, a spolozhenie atomov primesi v poverkhnostnom sloe ili vnutri materiala opredeleno metodenogo nuclear gamma-resonansa.
Keywords: energeticheskoe sostoyanie, Resonance, gamma, semiconductor, mixture, atomic, surface, spectroscopy, spectrum, isotope, isomeric medium.
Введение
В связи с широким распространением полупроводников в производстве изучение их физических свойств, структуры, влияния атомов примесей на свойства полупроводниковых материалов является актуальной проблемой.
Атомы элементов, введенные в виде смешанных атомов, могут заменять атомы в структуре полупроводника или становиться межатомными, поэтому в зависимости от своего расположения могут резко изменять свойства полупроводника. Поэтому изучение свойств примесных атомов в полупроводниках электрофизическими и спектроскопическими методами является интересным направлением исследований, и в этой области получено множество результатов [1,2].
В частности, смешанные атомы железа, внедренные в наиболее изученный и широко используемый полупроводниковый материал GaAs, создают в запрещенной зоне этого полупроводника два глубоко расположенных энергетических уровня Ev +0,37эв. Но до сих пор неясно, соответствуют ли эти энергетические уровни изолированному состоянию атомов смеси или принадлежат сложному в виде "смешанно-смешанного". Также установлено, что распределение смешанных атомов железа в полупроводнике GaAs характеризуется разными состояниями на двух поверхностях и в объеме материала [3]. Сложное распределение атомов такой смеси оценивается тем, что смесь находится в неоднородном состоянии на поверхности и в объеме материала.
В объеме полупроводника GaAs атомы железа Fe имеют кубическое состояние, которое можно рассматривать как отдельное изолированное состояние [4]. Также энергетические уровни, генерируемые в запрещенной зоне GaAs, можно рассматривать как принадлежащие изолированным атомам. Атомы Fe, находящиеся на поверхности полупроводника GaAs, образуют комплекс с окружающими вакансиями, и для них должны быть отдельные уровни в запрещенной зоне!
Атомы Fe, находящиеся на поверхности и в объеме полупроводника GaAs, претерпевают процесс смены заряда, и этот процесс зависит от состояния уровня Ферми.
"АЧЩ VA TABПY FANLARNING RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI" КЕ8РиБЫКЛ 1ЬМ1У-ЛМЛЫУ ANJUMANI 2024-У1Ь 7-МЛУ
Известно, что параметры спектров ЯГР в методе спектроскопии ядерного гамма-резонанса зависят от симметрии распределения и электронного строения смешанных атомов в кристаллах полупроводников, поэтому важно использовать этот спектроскопический метод для изучения состояния атомов Fe в GaAs. , можно принять во внимание. Применение эмиссионного варианта ядерной гамма-резонансной спектроскопии позволяет получить информацию о примесных атомах Бе в поверхности и объеме материала
[5].
Методика экспериментов.
На основе добавления цинка П- и Р-типа в качестве исходного материала использовали смесь GaAs П=1,61018 см-3 и добавленную смесь теллура (П=1,61018 см-3) полупроводникового типа. Эмиссионный вариант этого метода был использован для получения спектров спектроскопии ядерного гамма-резонанса в связи с тем, что коэффициент смешивания примесных атомов Fе введенных в полупроводник GaAs, не очень велик (~1017 ат •см-3, Т=1050°С). Исследуемый изотоп GaAs Со57 введен потому, что энергетический уровень Fе образуется за счет реакции распада. Следовательно, на основе изучения зарядового состояния изотопа Со57 можно будет получить информацию об атомах Бе в смеси.
Полученные результаты
В нашем эксперименте было установлено, что YAGRS-спектры, полученные в поверхностном слое для атомов Со57 (Бе57) в которых изотоп Со57 был электролитически внедрен в GaAs, зависят от типа проводимости полупроводника. Спектр YAGRS для атомов примеси на поверхности материалов Р-типа состоит из синглетной (одной) уширенной линии, а для Р-типа - из П-квадрупольного дублета.
Результаты эксперимента приведены в следующей таблице:
Типы материалов Бе в обьеме материала Поверхность Атом Бе
5 ДЕ 5 ДЕ
П=1,6- 1018 см-3 0,632 0,10 0,602 0,15
Р=1.6- 1018 см-3 0,381 0,10 0,445 0,91
150 мкм из полупроводника GaAs Г оверхностные спектры YAGRS, полученные
после удаления толстого слоя, изменились. Хотя спектры состоят из синглетной (одной) линии для полупроводников как П -, так и Р-типа, их изомерные сдвиги оказались разными.
Выводы.
На основании полученных результатов атомы смеси железа в объеме полупроводника GaAs имеют кубическую структуру, их можно рассматривать как изолированные атомы, а энергетические уровни, образующиеся в запрещенной зоне, можно рассматривать как эти атомы железа. В поверхностном слое атомы железа соединяются с вакансиями в структуре, образуя комплекс, который также образует энергетические уровни. Наличие таких энергетических уровней для атомов железа в поверхностном слое GaAs было доказано методом ИК-спектроскопии [5]. Установлено, что изменение заряда атомов железа в объеме GaAs и атомов железа в поверхностном слое зависит от состояния уровня Ферми. Изменения значений изомерного сдвига спектров YAGRS происходят также из-за
ANIQ VA TABIIY FANLARNING RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI' RESPUBLIKA ILMIY-AMALIY ANJUMANI 2024-YIL 7-MAY
изменения заряда. Это связано с изменением плотности электронов в ядре Fe57 и
изменением распределения заряда в 3d оболочке.
REFERENCES
1. Тураев Э.Ю и другие. " Природа электрической неактивности примесных атомов в системе галлий -теллур" , Журнал " Физика и химия стекла", 1987, т.13, стр.696-700.
2. Тураев Э.Ю., Серегин П.П. " Иследование методом мессбауэра влияния перехода кристалл- стекло на структуры полупровников" Письмо в ЖЭТФ №2, 1974, стр.81-82.
3. Тураев Э.Ю. и другие "Исследования состояния примесных атомов в полупроводниках". журнал "Неорганические материалы", 1991, т.27, стр.899-903.
4. Тураев Э.Ю. Серегин П.П. "Природа состояния, образуемых атомами олова и железа в модификацированном селениде мыщъяка", Узбекский физический журнал, 1991, вып.58, стр.81-85.
