ФТТ, 2005, том 47, выпуск 12

 Содержание  Предыдущая статья  Следующая статья  Поиск  

Зондирование волновой функции мелких доноров и акцепторов в карбиде кремния и кремнии путем исследования кристаллов с измененным изотопным составом методом электронного парамагнитного резонанса

П.Г.Баранов, Б.Я.Бер, О.Н.Годисов *, И.В.Ильин, А.Н.Ионов, Е.Н.Мохов,
М.В.Музафарова, А.К.Калитеевский *, М.А.Калитеевский, П.С.Копьев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук,
194021 Санкт-Петербург, Россия
* НТЦ --- центротех,
198096 Санкт-Петербург, Россия
E-mail: ivan.lyin@mail.ioffe.ru

(Поступила в Редакцию 9 декабря 2004 г.)

Изучено пространственное распределение волновых функций неспаренных электронов мелких доноров N в кристаллах SiC и мелких доноров P и As в кристаллах кремния путем исследования соответствующих кристаллов с измененным содержанием изотопов 29Si и 13C, имеющих ядерный магнитный момент. На основании настоящих данных ЭПР и ранее опубликованных исследований ДЭЯР показано, что распределение донорного электрона в SiC существенно зависит от политипа и кристаллического положения: в 4H-SiC неспаренный электрон распределен главным образом на s- и p-орбиталях Si, тогда как в 6H-SiC электрон преимущественно локализован на s-орбиталях C. При этом имеется существенное отличие в распределении электрона для донора N в гексагональной позиции, характеризующейся мелким уровнем, близким к уровню, полученному для этого материала в приближении теории эффективной массы, и для донора, занимающего квазикубическую позицию. В спектре ЭПР N в квазикубических позициях зарегистрирована сверхтонкая структура от сравнительно сильного вазимодействия с двумя первыми координационными сферами Si и C, которые однозначно идентифицированы. Вблизи N, занимающего квазикубическое положение, приближение теории эффективной массы нарушается, структура донора и распределение донорного электрона становятся низкосимметричными. В кремнии уменьшение содержания изотопа 29Si привело к существенному сужению линий ЭПР мелких доноров P и As и увеличению интенсивности сигналов ЭПР, а также к сильному удлинению времени спин-решеточной релаксации T1. В результате появилась возможность изучать эти спектры селективно, оптически возбуждая определенную область кристалла для уменьшения T1 и предотвращая насыщение сигнала ЭПР только в освещенных областях материала. Последнее обстоятельство может быть полезно при разработке материалов для квантовых компьютеров на основе доноров в кремнии и SiC.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (гранты N 02-02-17605, 03-02-17645, 04-02-17632); программой РАН \glqq Спин-зависимые эффекты в твердом теле и спинтроника\grqq, МНТЦ-проектом N 2630.

 PDF версия (557Kb)   Другие выпуски  Другие журналы   Помощь 
Copyright (C) 2005, Коллектив авторов  Разработано...  webmaster