Влияние отжига на поведение кислорода в монокристаллах германия Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Решетнеескцие чтения. 2015

УДК 621.315.592

ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА ПОВЕДЕНИЕ КИСЛОРОДА В МОНОКРИСТАЛЛАХ ГЕРМАНИЯ

Т. О. Павлюк1, Р. А. Филатов2, А. Н. Городищева3, А. В. Ултургашева3

1АО «ГЕРМАНИЙ» Российская Федерация, 660027, г. Красноярск, Транспортный проезд, 1/107 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 3 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: gorodichevaan@sibsau.ru

Проведены исследования влияния отжига в интервале температуры 350-450 °С на поведение кислорода в кристаллах германия. Установлено, что отжиг приводит к изменению концентрации и формы присутствия кислорода в германии.

Ключевые слова: монокристаллы германия, кислород, отжиг, ИК-спектрометрия.

EFFECT OF GERMANIUM SINGLE CRYSTALS ANNEALING ON THE BEHAVIOR

OF OXYGEN IMPURITY

T. O. Pavlyuk1, R. A. Filatov2, A. N. Gorodishcheva3, A. V. Ulturgasheva3

JSC GERMANIUM 107/1, Transportny proezd, Krasnoyarsk, 660027, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 3Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: gorodichevaan@sibsau.ru

Effect of Germanium single crystals annealing on the behavior of oxygen impurity is studied within the temperature range 350-450 °C. It is established that oxygen concentration and form of presence varies due to the annealing influence.

Keywords: germanium single crystals, impurities, oxygen, annealing, IR-spectrometry.

К наиболее наукоемким и высокотехнологичным промышленным секторам, потребляющим монокристаллический германий с повышенными требованиями к структуре и содержанию примесей, принадлежит аэрокосмическая техника, где данный материал используется для создания преобразователей солнечной энергии в электрическую. Наличие посторонних примесей затрудняет применение германия в фотоэлектронике [1].

Одной из основных примесей в германии является кислород. Настоящая работа посвящена исследованию влияния отжига в интервале температуры 350-450 °С на поведение растворенного в кристаллах ве кислорода методом ИК-спектроскопии с использованием ИК-Фурье спектрометра №со1е1 380.

В работе [2], в отличие от данных других авторов [3; 4], экспериментально доказано, что колебаниям атомов кислорода при их концентрации порядка 1016 см-3 отвечает полоса в ИК-спектре германия на волновом числе 843 см-1. По ее интенсивности определено содержание кислорода, которое в исследуемых нами кристаллах составило (0,50^1,10)-1016 м-3.

Установлено, что после проведения отжига в среде с 1 < Pq2 < 103 Па в течение 4 ч происходит увеличение интенсивности пика на волновом числе 843 см-1, при этом концентрация кислорода возрастает до 1,3 •1016 см-3. Отжиг в течение 6-8 ч приводит к появлению новой полосы при 856 см-1, а концентрация кислорода увеличивается до 5,01016 см-3. Выявлено, что отжиг при более низком PQ2 порядка 10-3 Па приводит к уменьшению интенсивности кислородной полосы 843 см-1, которое соответствует снижению содержания междоузельного кислорода на ~4,0 %. Наблюдаемое явление можно объяснить образованием в ходе отжига термодоноров на основе растворенного кислорода, состоящих из кластеров, включающих четыре кислородных атома, подобно модели Kaiser-Frisch-Reiss для термодоноров в кремнии [5].

Библиографические ссылки

1. Depuydt B., Theuwis A., Romandic I. Germanium: From the first application of Czochralski crystal growth to large diameter dislocation-free wafers // Materials Science in Semiconductor Processing (August-October). 2006. Vol. 9. Iss. 4-5. P. 437-443.

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

2. Shimanskii A. F., Podkopaev O. I., Baranov V. N. Oxygen impurity in germanium single crystals determination by infrared spectrometry // Advanced Materials Research. 2015. Vol. 1101. P. 115-119. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1101.115.

3. Claeys C. L., Simoen E. Germanium-based technologies: from materials to devices. Elsevier, 2007. 449 p.

4. Pajot B., Cleijaud B. Optical absorption of impurities and defects in semiconducting crystals electronic absorption of deep centres and vibrational spectra // Springer Science & Business Media, Berlin, 2013. Vol. 169. 510 p.

5. Бабич В. М., Блецкан Н. И., Венгер Е. Ф. Кислород в монокристаллах кремния. Кшв : 1нтерпрес ЛТД, 1997. 240 с.

References

1. Depuydt B., Theuwis A., Romandic I. Germanium: From the first application of Czochralski crystal growth to large diameter dislocation-free wafers (2006) Materials

Science in Semiconductor Processing (August-October). Vol. 9. Iss. 4-5. pp. 437-443.

2. Shimanskii A. F., Podkopaev O. I., Baranov V. N. Oxygen impurity in germanium single crystals determination by infrared spectrometry. Advanced Materials Research. Vol. 1101 (2015), pp. 115-119. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1101.115

3. Claeys C. L., Simoen E. Germanium-based technologies: from materials to devices. Elsevier, 2007. 449 p.

4. Pajot B., Cleijaud B. Optical absorption of impurities and defects in semiconducting crystals electronic absorption of deep centres and vibrational spectra. Springer Science & Business Media, 2013. 510 p.

5. Babich V. M., Bletskan N. I., Venger E. F. Kislorod v monokristallakh kremniya [Oxygen in silicon single crystals]. Kiev: Interpres LTD, 1997. 240 p. (In Russ.)

© Павлюк Т. О., Филатов Р. А., Городищева А. Н., Ултургашева А. В., 2015

УДК 537.624; 537.638

СИНТЕЗ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК [(CoP)soft/NiP/(CoP)hard/ NiP]n Г. С. Патрин1,2, Я. Г. Шиян1,2*, К. Г. Патрин1,2, Г. Ю. Юркин1

1Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79.*E-mail: yashiyan@sfu-kras.ru

В многослойных пленках Co-Ni-P обнаружено изменение формы петли намагничивания при сопряжении магнитомягкого и магнитожесткого слоев, введение немагнитной прослойки влияет на перемагничивание структуры. Делается вывод о необходимости учета биквадратичного взаимодействия при рассмотрении межслоевых взаимодействий.

Ключевые слова: магнитные гетероструктуры, петля гистерезиса, межслоевое взаимодействие, магнитная пружина.

SYNTHESIS AND MAGNETIC PROPERTIES OF [(CoPWNiPACoPVrd/ NiP]n FILMS

G. S. Patrin12, Ya. G. Shiyan12*, K. G. Patrin12, G. Yu. Yurkin1

1L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

2 Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. *E-mail: yashiyan@sfu-kras.ru

While studying the Co-Ni-P multilayers we found the variation in the shape of magnetization loop at the conjugation of magnetically soft and magnetically hard layers. The insertion of a nonmagnetic spacer significantly affects magnetization reversal in the structure. We conclude that it is necessary to take into account the biquadratic interaction in studying the interlayer coupling.

Keywords: magnetic heterostructures, hysteresis loop, interlayer coupling, magnetic spring.

Интерес к системам, обладающим спин-вентиль- применение в космических спутниках и авиационной ным эффектом, обусловлен их использованием в уст- технике. Пленочные системы, состоящие из чере-ройствах спиновой электроники [1], например, спин- дующихся слоев магнитомягкого (ММ) и магнитоже-тронные датчики или модули памяти, находящие сткого (МЖ) материалов, в которых за формирование