Вышедшие номера
Механизм образования углеродно-вакансионных структур в карбиде кремния при его росте методом замещения атомов
Переводная версия: 10.1134/S1063783418090184
Кукушкин С.А.1,2,3, Осипов А.В.2
1Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Национальный исследовательский университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
3Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: sergey.a.kukushkin@gmail.com
Поступила в редакцию: 19 марта 2018 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2018 г.

Изучен механизм образования углеродно-вакансионных структур в карбиде кремния SiC из кремниевых вакансий, которые неизбежно возникают при синтезе SiC из Si методом замещения атомов. Показано, что одному из 4 ближайших атомов углерода C выгодно переместиться на место кремниевой вакансии с понижением общей энергии на 1.5 eV в случае политипа 3C и 0.9-1.4 eV в случае политипа 4H. При этом атому C необходимо преодолеть активационный барьер величиной 3.1 eV в случае политипа 3С и 2.9-3.2 eV в случае политипа 4H. Данный переход осуществляется при синтезе SiC за счет тепловых флуктуаций, поскольку температура синтеза T~1200-1300oC. Таким образом, углеродно-вакансионная структура представляет собой почти плоский кластер из 4 атомов C и связанную с ним углеродную вакансию с характерным диаметром ~4 Angstrem на расстоянии 2.4 Angstrem от него. Методом упругих лент рассчитаны все характеристики данного превращения, а именно: энергетический профиль, путь превращения, переходное состояние, его частотный спектр, собственный вектор, отвечающий единственной отрицательной собственной частоте. Рассчитаны инфракрасный спектр (ИК) и диэлектрическая проницаемость SiC, содержащего углеродно-вакансионные структуры. Обнаруженная недавно новая линия 960 cm-1 ИК спектра SiC, выращенного методом замещения атомов, на основании проведенных расчетов однозначно отождествлена с колебаниями атомов С в углеродно-вакансионных структурах. Сделан вывод о том, что углеродно-вакансионные структуры стабилизируют кубический политип SiC-3C. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант N 16-29-03149-2016-офи). Работа выполнена при использовании оборудования Уникального стенда (УНО) "Физика, химия и механика кристаллов и тонких пленок" ФГУП ИПМаш РАН.
  1. K. Takahashi, A. Yoshikawa, A. Sandhu. Wide Bandgap Semiconductors. Springer, Berlin (2007). 481 p
  2. J. Fan, P.K. Chu. Silicon Carbide Nanostructures. Springer, Cham (2014). 336 p
  3. T. Kimoto, J.A. Cooper. Fundamentals of SiC Technology. J. Wiley \& Sons, Singapore (2014). 551 p
  4. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. J. Appl. Phys. 113, 024909 (2013)
  5. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. J. Phys. D 47, 313001 (2014)
  6. С.А. Кукушкин, А.В. Осипов, Н.А. Феоктистов. ФТТ 56, 1457 (2014)
  7. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. J. Phys. D 50, 464006 (2017)
  8. A.V. Osipov. J. Phys. D 28, 1670 (1995)
  9. С.А. Кукушкин, А.В. Осипов. Письма в ЖТФ 43, 13, 81 (2017)
  10. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, I.P. Soshnikov. Rev. Adv. Mater. Sci. 52, 29 (2017)
  11. А.С. Гращенко, Н.А. Феоктистов, А.В. Осипов, Е.В. Калинина, С.А. Кукушкин. ФТП 51, 651 (2017)
  12. С.А. Кукушкин, А.В. Осипов. Письма в ЖТФ 42, 4, 16 (2016)
  13. C.А. Грудинкин, В.Г. Голубев, А.В. Осипов, Н.А. Феоктистов, С.А. Кукушкин. ФТТ 57, 182 (2015)
  14. C.А. Грудинкин, С.А. Кукушкин, А.В. Осипов, Н.А. Феоктистов. ФТТ 59, 2403 (2017)
  15. С.А. Кукушкин, К.Х. Нусупов, А.В. Осипов, Н.Б. Бейсенханов, Д.И. Бакранова. ФТТ 59, 986 (2017)
  16. S.A. Kukushkin, K.Kh. Nussupov, A.V. Osipov, N.B. Beisenkhanov, D.I. Bakranova. Superlattices and Microstructures 111, 899 (2017)
  17. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. J. Phys.: Condens Mater 21, 395502 (2009)
  18. J.P. Perdew, A. Ruzsinszky, G.I. Csonka, O.A. Vydrov, G.E. Scuseria, L.A. Constantin, X. Zhou, K. Burke. Phys. Rev. Lett. 100, 136406 (2008)
  19. A.V. Osipov. Thin Solid Films 261, 173 (1995)
  20. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. J. Chem. Phys. 107, 3247 (1997)
  21. С.А. Кукушкин, А.В. Осипов. ЖЭТФ 113, 2193 (1998)
  22. G. Henkelman, B.P. Uberuaga, H. Jonsson. J. Chem. Phys. 113, 9901 (2000)
  23. Ю.Э. Китаев, С.А. Кукушкин, А.В. Осипов. ФТТ 59, 30 (2017)
  24. А.А. Лебедев, С.Ю. Давыдов. ФТП 39, 296 (2005)
  25. G.E. Jellison, J.D. Hunn Jr., Ho Nyung Lee. Phys. Rev. B76, 085125 (2007)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.