МАТЕРІАЛИ, ЩО БАЗУЮТЬСЯ НА КРЕМНІЇ, ДЛЯ ЗАСТОСУВАННЯ У СПІНТРОНІЦІ

A. Misiuk, L. Chow, A. Barcz, J. Bak-Misiuk, W. Osinniy, M. Prujszczyk

Анотація


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.

Ключові слова


кремній; імплантація; ванадій; хром; марганець; тиск; відпал; спінтроніка

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Ohno O., Ferromagnetic semiconductors for spintronics // Physica B — 2006. — No. 376-377. — P. 19-21.

Raebiger H., Ayuela A., Von Boehm J., Nieminen R.M., Clustring of Mn in (Ga,Mn)As // J. Magn. Magn. Mater. — 2005. — No.290-291. — P. 1398- 1401.

Jayakumar O.D., Gopalakrishnan I.K., Kulshrestha S.K., On the room temperature ferromagnetism of Mn doped ZnO // Physica B — 2006. — No.381. — P. 194–198.

Buchholz D.B., Chang R.P.H., Song J.H., Ketterson J.B., Room — temperature ferromagnetism in Cu — doped ZnO thin films // Appl. Phys. Lett. — 2005. — No 97. — P. 082504-1-3.

Bolduc M., Awo-Affouda C., Stollenwerk A., Huang M.B., Ramos F.G., Agnello G., LaBella V.P., Above room temperature ferromagnetism in Mn-ion implanted Si // Phys. Rev. B — 2005. — No. 71. — P. 033302-1-4.

Bolduc M., Awo-Affouda C., Ramos F., LaBella V.P., Annealing temperature effects on the structure of ferromagnetic Mn-implanted Si // J. Vac. Sci. Technol. — 2006. — No.A24. — P. 1648-1651.

Misiuk A., Surma B., Bak-Misiuk J., Barcz A., Jung W., Osinniy W., Shalimov A., Effect of pressure annealing on structure of Si:Mn // Mater. Sci. Semicond. Process. — 2006. — No.9. — P. 270-274.

Misiuk A., Bak-Misiuk J., Surma B., Osinniy W., Szot M., Story T., Jagielski J., Structure and magnetic properties of Si:Mn annealed under enhanced hydrostatic pressure // J. Alloys Comp. — 2006. — No.423. — P. 201-204.

Misiuk A., Chow L., Barcz A., Surma B., Bak-Misiuk J., Romanowski P., Osinniy W., Salman F., Chai G., Prujszczyk M., Trojan A., New silicon — based materials for spintronic applications — Si:V and Si: Cr // High Purity Silicon 9, Eds: C.L. Claeys, R. Falster, M. Watanabe, P. Stallhofer, ISBN 1-56677-504- 3 — 2006. — P. 481-489.

Kang J.S., Kim G., Lee S.S., Choi S., Cho S., Han S. W., Shin H.J., Min B.I., Local chemical distribution and electronic structure of Ge1-xTx DMS single crystals (T=Cr, Mn, Fe) // J. Magn. Magn. Mater. — 2006. — No.304. — P. e143–e145.

Dubroca T., Hack J., Hummel R.E., Angerhofer A., Quasiferromagnetism in semiconductors // Appl. Phys. Lett. — 2006. — No.88. — P. 182504-1-3.

Lopez P., Pelaz L., Marques L.A., Santos I., Atomistic analysis of the annealing behavior of amorphous regions in silicon // J. Appl. Phys. — 2007. — No.101. — P. 093518-1-6.

Zhang P., Stevie F., Vanflet R., Neelakantan R., Klimov M., Shou D., Chow L., Diffusion profiles of high dosage Cr and V ions implanted into silicon // J. Appl. Phys. — 2004. — No. 96. — P. 1053–1058.

Andrews J.M., Phillips J.C., Chemical Bonding and structure of metal-semiconductor interfaces // Phys. Rev. Lett. — 1975. — No.35. — P. 56-59.

Francois-Saint-Cyr H., Anoshkina E., Stevie F., Chow L., Richardson K., Zhou D., Secondary ion mass spectrometry characterization of the diffusion properties of 17 elements implanted into silicon // J. Vac. Sci. Technol. B — 2001. — No.19. — P. 1769– 1774.

Wolska A., Lawniczak-Jablonska K., Klepka M., Walczak S., Misiuk A. Local structure around Mn atoms in Si crystals implanted with Mn+ studied using x-ray absorption spectroscopy techniques Phys. Rev. B — 2007. — No.75. — P.113201-1-4.




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2007.3.114023

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2007 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)