МАТЕРІАЛИ, ЩО БАЗУЮТЬСЯ НА КРЕМНІЇ, ДЛЯ ЗАСТОСУВАННЯ У СПІНТРОНІЦІ

Abstract

The effect of enhanced hydrostatic pressure (HP, up to 1.1 GPa) applied at up to 1270 K (HT) on Si:V, Si:Cr, Si:V,Cr and Si:Mn prepared by implantation of respective metallic ions (doses 1x1015 — 1x1016 cm-2, at energy 160 keV or 200 keV) into (001) oriented Czochralski grown Si, has been investigated by Secondary Ion Mass Spectrometry, magnetometry and X-Ray methods. Implantation produces amorphous silicon (a-Si) near the implanted ions range. Quasi — epitaxial re — growth of a-Si takes place at HT. The V, Cr and Mn concentration profiles do not depend markedly on HP if applied below 1000 K. Marked diffusion of implanted atoms toward the sample surface is observed in the case of processing at > 1000 K under 105 Pa, especially in the case of Si:Cr and Si:Mn. Under HP this diffusion is even more pronounced, re-crystallization of a-Si is retarded and the a-Si / Si interface becomes enriched with metallic atoms. Processing of Si:V, Si:Cr and Si:Mn at ≤ 723 K results in distinct ferromagnetic ordering, detectable also above 50 K. This means that the new Si-V, Si-Cr and Si-Mn materials belonging to the family of Diluted Magnetic Semiconductors may be produced.Методом масс-спектрометрии вторичного иона, магнитометрией и рентгеноскопическим методом было исследовано влияние повышенного гидростатического давления (ГД, до 1.1 ГПa) приложенного при температуре вплоть до 1270 K к Si:V, Si:Cr, Si:V,Cr и Si:Mn, изготовленных имплантацией соответствующих металлических ионов (дозы 1x1015 — 1x1016 см 2, с энергией 160 кэВ или 200 кэВ) в (001) ориентированный Si, выращенный методом Чохральского.Имплантация создает аморфный кремний (a-Sі) в области внедренного иона. Происходит квази-эпитаксиальный повторный рост a-Si при высокой температуре. Профили концентрации V, Cr и Мn не зависят заметно от ГД при температурах ниже 1000 K. Заметная диффузия внедренных атомов к поверхности образца наблюдается в случае обработки при температурах > 1000 K при 105 Па, особенно в случае Si:Cr и Si:Mn. При ГД эта диффузия даже более явно выражена, перекристаллизация a-Si замедляется и граница a-Si / Si становится обогащенной атомами металла. Обработка Si:V, Si:Cr и Si:Mn при температурах ≤ 723 K приводят к явному упорядочению ферромагнетика, наблюдаемому также при температурах выше 50 K. Это означает, что могут быть получены новые материалы Si-V, Si- Cr и Si-Мn, принадлежащие к классу разбавленных магнитных полупроводников.Методом мас-спектрометрії вторинного іона, магнітометрією і рентгеноскопічним методом було досліджено вплив підвищеного гідростатичного тиску (ГТ, до 1.1 ГПa) прикладеного до Si:V, Si:Cr, Si:V,Cr і Si:Mn при температурі аж до 1270 K, виготовлених імплантацією відповідних металевих іонів (дози 1x1015 — 1x1016 см2, з енергією 160 кеВ або 200 кеВ) у (001) орієнтований Si, який вирощено методом Чохральского. Імплантація створює аморфний кремній (a-Sі) в області включеного іона. Відбувається квазі-епітаксиальний повторний ріст a-Si при високій температурі. Профілі концентрації V, Cr і Мn не залежать помітно від ГТ при температурах нижчих 1000 K. Помітна дифузія включених атомів до поверхні зразка спостерігається у випадку обробки при температурах > 1000 K при 105 Па, особливо у випадку Si:Cr і Si:Mn. При ГТ ця дифузія навіть більш явно виражена, перекристалізація a-Si сповільнюється і границя a Si / Si стає збагаченою атомами металу. Обробка Si:V, Si:Cr і Si:Mn при температурах ≤ 723 K призводить до помітного упорядкування ферромагнетика, що спостерігається також при температурах вищих 50 K. Це означає, що можуть бути отримані нові матеріали Si-V, Si- Cr і Si-Мn, які належать до класу розведених магнітних напівпровідників