Электронный парамагнитный резонанс собственных и примесных дефектов в нейтронно-облученном карбиде кремния с природным и измененным изотопным составом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗЖО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. А.Ф. ИОФФЕ

на правах рукописи

Музафарова Марина Викторовна

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАПШТНЫЙ РЕЗОНАНС СОБСТВЕННЫХ И ПРИМЕСНЫХ ДЕФЕКТОВ В НЕЙТРОННО-ОБЛУЧЕННОМ КАРБИДЕ КРЕМНИЯ С ПРИРОДНЫМ И ИЗМЕНЕННЫМ ИЗОТОПНЫМ СОСТАВОхМ

специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Физико-Техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН.

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук Конников С.Г.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Вихнин В С.,

кандидат физико-математических наук Штельмах К.Ф.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В.И Ульянова (Ленина).

Защита диссертации состоится 2005г. в --[О часов на заседании

Диссертационного Совета К 002.205.01 Физико-Технического института им. А.Ф. Иоффе РАН по адресу 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-Технического института им А.Ф. Иоффе РАН.

Автореферат разослан ^М^ШГЛ^Я,2005т

Ученый секретарь (^сУ^

Диссертационного Совета К 002.205.01 кандидат физико-математических наук Бахолдин С.И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Карбид кремния (Я'С) - широкозонный полупроводник, перспективный для создания электронных и оптоэлектронных приборов, работающих в экстремальных условиях, так как большая энергия связи между углеродом и кремнием (&'С) делает карбид кремния устойчивым к высокой температуре, агрессивным средам и воздействию ионизирующего облучения. Особое значение для карбида кремния имеют дефекты, стабильные при высокой температуре, которая является оптимальной для отжига приборных структур на основе й'С. Такие высокотемпературные дефекты могут иметь различные зарядовые состояния, создавать глубокие уровни в запрещенной зоне и, следовательно, существенно влиять на электрические свойства кристалла.

Одним из основных методов исследования микроструктуры собственных и примесных дефектов в полупроводниках является электронный парамагнитный резонанс (ЭГТР), который и использовался в настоящей работе. Использование метода ЭПР позволяло обнаружигь парамагнитный дефект в полупроводнике, провести его химическую идентификацию, однозначно установить структуру дефекта, его симметрию и окружение.

Для выяснения структуры дефектов основную роль итрают сверхтонкие (С1) взаимодействия неспаренного электрона дефекта с магнитными моментами ядер. Так как содержание изотопов 29Ы и 13С с ядерными магнитными моментами является низким, особое место в подобных исследованиях занимает изучение кристаллов 5/С с измененным изотопным составом, что и составило часть диссертационной работы. При этом такая методика позволила экспериментально зондировать плотность волновой функции неспаренных электронов.

Цели настоящей работы:

1 Исследование методом ЭПР структуры дефектов, стабильных при высоких температурах отжига, которые используются при создании приборных структур на основе

2. Исследование дефектных комплексов в образцах 6Н-31С, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при 1500°С. Идентификация и установление моделей данных дефектных комплексов.

3. Исследование дефектного комплекса Л'с Кд, в триплетном основном состоянии в виде вакансии кремния Кд и атома азота Ыс, замещающего атом углерода в соседней позиции, в образцах 6#-.?/С, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при 2000°С.

4. Использование кристаллов ЯГ с измененным изотопным составом й' и С для изучения структуры дефектов и распределения плотности волновой функции неспаренных электронов дефектов, включая мелкие доноры и акцепторы.

Научная новизна работы заключается в следующем'

1. Впервые методом ЭПР исследовались кристаллы карбида кремния бН-ЯЮ, облученные большой дозой нейтронов (~ Ю21 см'2) и отожженные при высоких температурах (1500°-2000°С).

2. Впервые обнаружены пять различных высокотемпературных дефектных комплексов в кристаллах бЯ-й'С, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при 1500°С. Установлена их структура.

3. Впервые обнаружен положительно заряженный дефект в триплетном состоянии, состоящий из вакансии кремния У$ и атома азота Ыс, замещающего атом углерода в соседней позиции (/V-К дефект), в кристаллах бИ-ЗгС, облученных нейтронами (до 1021 см" 2) и отожженных при 2000°С. Обнаруженный дефект является аналогом известного N-7 дефекта в алмазе.

4 Впервые исследовано пространственное распределение волновых функций неспаренных электронов мелких доноров N и акцепторов В в кристаллах Я1С с использованием кристаллов с измененным содержанием изотопов 29и 13С, имеющих ядерный магнитный момент.

Положения, выносимые на защиту:

1 В кристаллах карбида кремния, облученных большими дозами нейтронов (Ю20-Ю21 см" 2) и подверженных высокотемпературному отжигу, обнаружен ряд новых парамагнитных центров, стабильных при высокой температуре и представляющих собой многодефектные комплексы.

2. В крис!аллах (5#-5/С, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при температуре 1500°С, которая является оптимальной для отжига приборных структур на основе 5'гС, впервые наблюдались пять новых парамагнитных дефектов. Для центра с 5 = 1/2 предложена модрль в виде комплекса У^гЗУс, состоящего из вакансии кремния Уъ,

окруженной тремя вакансиями углерода Vc и имеющего низкотемпературную и высокотемпературную фазы с разной степенью локализации неспаренных электронов. Для центра с S = 1 предложена модель в виде позиции "расщепленного междоузлия" углерода (C2)si (split interstitial), или в виде комплекса (Crfsi-Sic, состоящего из позиции "расщепленного междоузлия" углерода (С2)о, и дефекта перестановки кремния Sir-Предложенные модели согласуются с теоретическими расчетами.

3. В кристаллах карбида кремния 611-SiC, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при температуре 2000°С, обнаружен положительно заряженный дефект в триплетном состоянии, состоящий из вакансии кремния Vsi и атома азота Nc, замещающего атом углерода в соседней позиции, ориентированной вдоль оси с (N-V дефект), В спектрах ЭПР нового цептра наблюдается СТ взаимодействие с одним атомом азота, а параметры тонкой структуры близки к соответствующим параметрам известного N-V дефекта в алмазе, для которого впервые наблюдался магнитный резонанс на одиночном дефекте

4. Распределение плотности волновой функции донорного электрона в SiC существенно зависит от политипа: в 4H-SiC неспаренный электрон локализован, главным образом, на s-и р-орбиталях Si, тогда как в 6H-SiC электрон преимущественно локализован на .?-орбиталях С, что обусловлено различиями в зонной структуре обоих политипов и положепием минимумов в зоне проводимости

5. Для доноров N в ¿-позиции зарегистрирована изотропная СТ структура от взаимодействия с одним атомом Si и четырьмя (пятью) атомами С, что обусловлено большой глубиной уровней и более локализованной волновой функцией неспаренного электрона по сравнению с донором TV в гексагональной позиции.

Практическая ценность. Широкозонный материал карбид кремния, изученный в работе, перспективен для создания приборов опто- и микроэлектроники. Результаты диссертации являются качественно новыми и вносят существенный вклад в исследования собственных и примесных дефектов в нейтронно-облученных кристаллах карбида кремния и кристаллах карбида кремния с природным и измененным изотопным составом. Данные о существовании высокотемпературных дефектных комплексов в кристаллах карбида кремния, подвергнутых большим дозам облучения нейтронами (Ю20 - 1021 см"2) и последующему высокотемпературному отжигу (1500°-2000°С), существенны для создания приборных структур. Такие высокие температуры (1500°-2000°С) являются

оптимальными для отжига приборных структур на основе SiC. Для создания приборов, использующих перенос электрических зарядов, необходимо легирование донорными и акцепторными примесями, в качестве которых главным образом используются азот (и-тип) и бор (р-тип). Интерес к исследованиям кристаллов карбида кремния с измененным содержанием изотопов 19Si и ,3С связан с использованием мелких доноров в этих кристшиах для создания элементной баш при разработке квантовых компьютеров

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях: the 22nd International Conference on Defects in Semiconductors, Aarhus, Denmark, July 28-August 1, 2003; VI Российской конференции по физике полупроводников, Санкт-Петербург, 27-31 октября, 2003, Пятой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 1-5декабря, 2003, Международной Зимней школе по физике полупроводников, Санкт-Петербург -Зеленот орск, 27 февраля - 1 марта, 2004, V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials, ISSCRM - 2004, Velikiy Novgorod, Russia, May 25 - 26, 2004; the 5th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials, Bologna, Italy, August 31 -September 4, 2004, Шестой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, СПбГПУ, 6-10 декабря 2004.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 13 печатных работах, перечень которых приведен в конце автореферата.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Список литературы содержит 93 наименования. Объем диссертации 109 страниц, в том числе 21 рисунок, 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении кратко обоснованы актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели работы, указана научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе, носящей обзорный характер, представлены результаты радиоспск I роскопических исследований дефектов в кристаллах карбида кремния. В огличие от кремния, где процесс образования дефектов при облучении хорошо изучен, в ЙС этот процесс значительно сложнее из-за наличия двух подрешеток - Я и С Соответственно, значительно больше и количество возможных собственных дефектов

Основными экспериментальными методами для исследования дефектов в кристаллах карбида кремния являются электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и оптически детектируемый магнитный резонанс (ОДМР) В настоящее время надежно установлены структуры нескольких собственных дефектов в образцах карбида кремния, облученных электронами, нейтронами и протонами4 отрицательно заряженной вакансии кремния с 5 = 3/2, нейтральной вакансии кремния (Ре,0) с 5 = 1, френкелевских пар - с 5 = 3/2, положительно заряженной вакансии углерода (Ус') с 5' = 1/2. Исследование отрицательно заряженной вакансии углерода (Ус~) находится в начальной стадии. Также методом ЭПР в карбиде кремния обнаружено несколько дивакансионных комплексов У&-Ус, Уя-Уя и Ус-Уг[ 1]. Изучен нейтральный дефект N0-Уя [1,5] с 5 = 1/2, состоящий из вакансии кремния У$, и атома азота Ыс, замещающего атом углерода в соседней позиции. Сведения об исследованиях многовакансионных комплексов в 5/С методом ЭПР отсутствуют. Образование дефектных микро- и нанокластеров обнаружено в кристаллах йС, подверженных облучению большой дозой нейтронов (до 1021 см'2) и последующему отжигу, методами просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) [2] и позитронной аннигиляции [3,4].

В течение многих лет в кристаллах карбида кремния исследовались акцепторы бора и доноры азота. Считается, что доноры азота замещают углерод, акцепторы бора замещают кремний. Установлено, что распределение волновой функции мелкого бора сильно анизотропно и около 40% спиновой плотности локализовано на р-связи ближайшего атома С [6] Распределение спиновой плотности донора азота на ядрах пС и отличается для политипов 4Н-Б1С и 6Н-$гС Большая часть спиновой плотности в 4П-57С локализована на атомах 51 и волновая функция носит р-характер. Для трех позиций в бН-БгС большая часть спиновой плотности доноров N сосредоточена в подрешетке С и волновая функция построена в основном из {■-подобных атомных орбиталей С. Различие в поведении волновой функции в политипах 4Н-Б1С и 6Н-81С объясняется различиями в зоне проводимости [7].

Вторая глава посвящена методике выращивания образцов карбида кремния, описаны достоинства и недостатки этих методов, представлена техника эксперимента.

Образцы карбида кремния 6Н-8гС, в которых были обнаружены высокотемпературные дефектные комплексы, а результаты исследований представлены в главе III, выращены методом Лели в ФТИ им. Л Ф Иоффе РАН. Затем кристаллы были подвергнуты сильному облучению нейтронами (доза облучения - 1021 см"2) и постепенному изохронному отжигу (300°С - 2000°С). Указаны особенности роста, облучения и отжига кристаллов 6Я-&С.

Для исследования пространственного распределения волновой функции яеепаренных электронов мелких доноров и акцепторов методом ЭПР, которое представлено в главе IV, была приготовлена серия образцов бЯ-Л'С и 4Н-8\С в основном п-типа. Использовались образцы четырех типов:

(1) с природным содержанием изотопов;

(2) с низким содержанием изотопа (менее 0.5% выращенные с использованием кремния, обогащенного изотопом

(3) с низким содержанием изотопа (менее 0.5% выращенные с использованием кремния, обогащенного изотопом 30Я;

(4) кристаллы 4Н-57С, обогащенные изотопом "С (обогащение ~15%), и бН-ЯЮ (обогащение ~25%).

В каждом случае изменялся изотопный состав только одного элемента: Л' или С.

Кристаллы 57С определенного изотопного сос гава выращивались сублимационным сэндвич-методом в ФТИ им. А Ф Иоффе РАН Выращиваемые кристаллы имели п- или р-тип проводимости с концентрацией носителей заряда 1016 - 10 17 см'3, вследствие присутствия фоновых примесей азота и бора.

Исследовался также номинально не легированный кристалл 30Яг, в котором концентрация изотопа была меньше 0 5%. Исполъзовачся исходный материал следующего изотопического состава- - 0.499%, М51 - 0 496%, - 99 005%.

Для измерений ЭПР мы использовали серийный спектрометр ШОЬ Шв-РЕ-З, работающий на частоте 9 3 ГГц (Х-диагтазон), с использованием проточного гелиевого криостага, изготовленного в нашей лаборатории и позволяющего изменять температуру в области 4-300 К Доступный диапазон магнитных полей - 0-1600 мТл При исследовании ориентациопньтх зависимостей спектров вращение кристаллов 4Н-8Ю и 6//-Л7Г производилось в плоскости {1120}.

Третья глава посвящена исследованию методом ЭПР высокотемпературных дефектных комплексов и N-V дефекта в нейтронно-облученпых (доза ~ 1021 см'2) и отожженных (1500°С - 2000°С) кристаллах карбида кремния 6H-SiC

Дефектные комплексы.

В кристаллах 6H-SiC. облученных высокими дозами нейгронов и отожженных при температуре 1500°С обнаружены 5 новых сигналов с электрошплми спинами S - 1 /2 и S = 1. Все сигналы характеризуются аксиальной симметрией вдоль оси кристалла с и хорошо разрешенной СТ структурой Все обнаруженные сигналы можно разделить на 3 группы: 1) dc-la, dc-lb, имеющие спин S~ 1/2 и очень низкую анизотропию ^-фактора, g>\ немного меньше чем gi. Сигнал de-1а исчезает при понижении температуры, при температуре 160К появляется сигпал dc-lb.

Оба сигналы dc-la и dc-lb могут быть описаны спиновым гамильтонианом следующего вида:

H = ft,B-g-§ + %{§■ A, I,-gNnHB-It), (1)

где S = 1/2 - электронный спин, / - ядерный спин изотопов 29Si (Is, = 1/2) или 13С (/с = 1/2). #и Д - тензоры, описывающие электронный g-фактор и СТ взаимодействие, g-фактор отражает тригональную симметрию с основными значениями g\ и gi, соответствующими параллельному и перпендикулярному направлениям относительпо гексагональной оси кристалла с. /лв - магнетон Бора, д.« - ядерный магнетоп, g?; - ядерный g-фактор. Первый член представляет зеемановское взаимодействие электронного спина с внешним магнитным полем. Второй член описывает СТ взаимодействие, где Д - тензор этого взаимодействия. Третий член описывает ядерное Зеемановское взаимодействие. Параметры сигналов dc-la и dc-lb приведены в Таблице 1.

На Рис. 1 показаны спектры ЭПР сигнала dc-la. Для сигнала dc-la обнаружены три пары СТ сателлитов со следующими расщеплениями: 0.65 мТл, 1.3 мТл и 2.7 мТл. Данная структура возникает благодаря СТ взаимодействию неспаренного электрона дефекта с ядерными спинами соседних атомов Расстояние между компонентами СТ структуры дает константу этого взаимодействия. В карбиде кремния и углерод, и кремний имеют изотопы с ненулевым ядерным спином. Так, концентрация изотопа 29Si. имеющего ядерный спин I = 1/2, в природном кремнии составляет 4 7%, а концентрация изотопа 13 С с тем же ядерным спином 7=1/2 составляет 1.1% Количество линий в СТ структуре сигнала ЭПР

327 328 329 330 Magnetic field (mT)

Рис 1. Экспериментальный и симулированный спектры ЭПР центра dc-la, зарегистрированные при ЗООК иЩс.

high-field line Ц dc-2

B\\c

65K

exp.

sim. <] i P

\i 1

HSi

4С(1Бй '—L- tH-

2C ■

345 347 349

Magnetic field (mT)

Рис. 2. Экспериментальный и симулированный спектры ЭПР высокопольной компоненты

центра с1с-2,

зарегистрированные при 65К и В\\с.

зависит от величины ядерного спина, с которым происходит СТ взаимодействие' оно равно (2/-/). То есть две линии СТ структуры соответствуют взаимодействию с ядерным спином I = 1/2 и могут быть обусловлены как взаимодействием с кремнием, так и с углеродом По отношению интенсивностей СТ сателлитов к центральной линии можно судить о том, с какими атомами происходит взаимодействие. Таким же образом были обнаружены константы СТ взаимодействия для сигнала с1с-1Ь (см. Таблицу 1)

2) <к-2, ск-З со спином 5= 1; Спектры ЭПР йс-2 и <1с-3 можно описать спиновым гамильтонианом (1) с дополнительным членом 8 0-3, который отражает топкую структуру системы с электронным спином 5=1. Для аксиальной симметрии член, отражающий тонкую структуру, можно переписать следующим образом £>[&2 - 1/35(5+1)], й - параметр расщепления в нулевом поле, ^-факторы и параметры тонкой структуры О даны в Таблице 1.

Оба сигнала Ис-2 и с!с-3) имени один и тот же изотропный ^-фактор. На Рис. 2 представлен спектр ЭПР высокопольной компонент сигнала с1с-2. Похожая СТ структура наблюдалась и для сигнала с1с-3. Установлено, что для обоих сигналов обнаружена С1 структура от взаимодействия с большим количеством соседних эквивалентных атомов 6'/

(11 или 12) и структура от взаимодействия с четырьмя соседними атомами С (или одним атомом 5г) Для сигнала с1с-2 самое сильное СТ взаимодействие с двумя соседними эквивалентными атомами С, для сигнала с1с-3 также не исключено подобное взаимодействие (см. Таблицу 1).

3) фоточувствительный сигнал с1с-4 появляется после возбуждения различными длинами воли - от УФ до ближнего ИК. Данный сигнал можно описать спиновым гамильтонианом (1) со спином 5 ~ 1/2 и более сильной анизотропией ¿--фактора по сравнению с с1с-1а и с1с-1Ь, g± > $ СТ структура этого сигнала имеет существенную анизотропию (см. Таблицу 1).

Таблица 1. Параметры спинового гамильтониана для центров с1с. Ау и А± - константы СТ взаимодействия, полученные для ориентаций 5 11 с и В 1 с, соответственно. В скобках указан температурный интервал, при котором наблюдался сигнал.

Название сигнала ЭГ1Р 5 Температура (°К) г А (^Я) или А ГС) (мТл) Э (Ю-4 см-1)

<к-1а 1/2 300 (200-300) 2.0048 Ац=0.65 (Яй) 4г2.7(1С)

<1с-1Ь 1/2 60 (40-100) 2.0047 4=1.85 (9&) Ш-2.0 (А±У-1.6

йс-2 1 65 (25-300) 2.002 Лц=0.7 (1181) Ац=2.2 (181 или 4С) Ац=2.И(2С) 180.2

¿с-З 1 300 (200-300) 2.002 А=0.86 (12X1) А;—2.8(181 или 4С) 276.3

йс-4 1/2 20 (10-120) После возбуждения светом Й=2.0041 £1=2.0076 ¿11=0.9 (12С или 381) Их)'=0 75 (^1)"=0.38

Для понимания природы данных центров необходимо установить, какие дефекты или комплексы дефектов могут быть устойчивы при таких высоких температурах отжига кристалла (1500°С). Так как концентрация некон гролируемых примесей крайне низка, то обнаруженные центры могут быть только собственными дефектами. Моновакансии наблюдаются в кристаллах &С до 700°С, дивакансии - до 1400°С [1,5]. Образование

дефектных микро- и нанокластеров в кристаллах ЖС установлено методами просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) [2] и позитронной аннигиляции [3,4]

Исследование поведения сигналов йс-1а и с1с-1Ь при изменениях температуры, схожесть параметров СТ структуры позволяют предположить, что оба сигнала с!с-1а и йс-1Ъ представляют собой один и тот же дефект в различных состояниях

Возможная модель для центров йс-1а и йс-1Ъ - удаленная часть тетраэдра У$,-ЗУс, то есть почти пленарная конфигурация (см Рис 3). Видно, что рядом с данным дефектным комплексом находится один ближайший атом углерода (остаток тетраэдра агомов С), который является причиной наиболее сильного СТ взаимодействия с одним атомом С (с1с-1а). Затем двенадцагь а! омов 5/, образующие вторую координационную сферу для центральной вакансии Уз, в комплексе. Девять из этих соседних атомов.

Рис. 3. Возможная модель центра возможно перераспределение волновой dc-l- функции неспаренных электронов, приводящее

к появлению двух состояний сигнала dc-1-низкотемпературного dc-Ib, в котором волновая функция локализована главным образом на 9 агомах кремния, и высокотемпературного dc-1 а, в котором волновая функция перераспределена таким образом, что большая ее часть локализована на одном атоме yuiepofla, и в результате уменьшается локализация на 9 атомах кремния по сравнению с низкогемнерагурной модификацией В обоих случаях для S = 1/2 зарядовые состояния кластеров moi yi быть 11 или 1 Не исключены большие зарядовые состояния, но они менее вероятны из-за необходимости зарядовой компенсации

Модель ценфа dc-2 в виде комплекса (Ci)s„ состоящего из двух атомов углерода, находящихся в узпе кремния, представлена на Рис 4 Такая модель была предложена и

О Silicon * Carbon □ Vacancy

K+3V(

обозначенных на Рис 3 Sil и Si2, дают немного меньшее взаимодействие с девятью Si (6+3) Вероятно, СТ взаимодействие с последними тремя соседними атомами Si не разрешается в нашем эксперименте Данная структура подвержена воздействию температуры, так как атом С, также как и другие соседи, можег действительно изменять свое положение При этом при разных температурных режимах

изучена теоретически в работе [8] Можно заметить, что основная особенность комплекса (СУ& - наличие двух атомов С, которые являются причиной сильного СТ взаимодействия для сигнала с1с-2 Ближайшими соседями двух атомов С являются четыре атома С, которые дают меньшее СТ взаимодействие. Наконец, двенадцать атомов во второй координационной сфере являются причиной соответствующего маленького СТ

взаимодействия Таким образом, все свойства позиции "расщепленного междоузлия" углерода хорошо согласуются с нашими экспериментальными данными, полученными для сигнала с1с-2

Вероятно, свойства позиции "расщепленного междоузлия" зависят от узла

решетки 5г'С, в котором находятся. Так как параметры сигнала (¡с-З (включая СТ структуру) очень похожи на параметры сигнала с1с-2, мы считаем, что сигнал с1с-3 представляет собой тот же самый комплекс в другой позиции в решетке Нельзя исключить, что для сигнала <1с-2 СТ взаимодействие с одним атомом 57 вместо четырех атомов С. В этом случае в качестве модели можно рассматривать комплекс (Су5г&'г, состоящий из позиции "расщепленного междоузлия" и дефекта перестановки

кремния Л'с.

!\-У дефект.

После отжига образца 6Н-8!С, облученного нейтронами (доза 1021 см'2), при температуре 2000°С наблюдался новый триплетный сигнал ЭПР, обозначенный КГ-У. Угловая зависимость сигнала соответствует центру с электронным спином 8 = 1, изотропным g-фактором (в пределах экспериментальной ошибки) ;*=2.003 и аксиальной симметрией вдоль оси кристалла с Обнаружено, что с повышением температуры изменяется интенсивность сигнала Установлено, что СТ структура сильно анизотропна' Ар0.75мТл (Ш), А1- 0.35мТл (Ш). Важным результатом является то, что параметр расщепления в нулевом поле данного центра в 8!С Б = 885*10"4см"1 почти такой же, как параметр расщепления хорошо известного триплетного К-У центра в алмазе [9].

О Silicon »Carbon □ Vacancy

Рис. 4 Возможная модель центра с1с-2

По аналогии с А7-К дефектом в алмазе [9] и N-7 дефектом в карбиде кремния [1,5] мы предполагаем, что наблюдаемый нами центр представляет собой комплекс Мс У% состоящий из вакансии кремния Уц и атома азота Ыс, замещающего атом углерода в соседней позиции, ориентированной вдоль оси с.

В случае обнаруженного нами сигнала £ = 1 и зарядовое состояние комплекса +1. Подобно Л'-К дефекту в алмазе, М-У дефект в 57С образуется в результате облучения нейтронами и последующего высокотемпературного отжига кристаллов, содержащих азот.

Четвертая 1лава посвящена изучению пространственного распределения волновой функции неспаренных электронов мелких доноров и акцепторов в кристаллах карбида кремния и кремния путем исследования кристаллов с измененным изотопным составом й' и С.

Для мелких доноров ширина линии ЭПР определяется в основном неразрешенной ССТ структурой, которая возникает из-за взаимодействия неспаренного электрона дефекта с ядрами изотопов с ненулевыми ядерными магнитными моментами 2951 и ,3С Так как волновая функция дефекта распространяется на несколько координационных сфер, много ядер изотопов 2981 или 13С вовлечены в СТ взаимодействия.

Обогащение кристаллов одним из изотопов приводит к изменению СТ взаимодействий в кристалле и в случае неразрешенных линий ЭПР к соответствующему изменению ширины линии. Уменьшение содержания в кристалле изотопов с ненулевыми ядерными моментами приводит к заметному сужению сигналов ЭПР.

На Рис 5 приведены в увеличенном масштабе высокопольные компоненты спектров ЭПР мелких доноров азота в позициях к\ и к2 в трех кристаллах бЯ-ЖС: с природным содержанием изотопов; обогащенном изотопом и в результате имеющем малое содержание (менее 0.5%) изотопа 295г, обогащенном изотопом 13С (~25%). Видно незначительное сужение линий ЭПР при уменьшении концентрации изотопа 29на порядок, приводящее к лучшему разрешению сигналов для позиций к\, кг- В то же время обогащение изотопом >3С приводит к существенному уширению линий ЭПР. Ширины линий ЭПР, зарегистрированные в кристаллах с природным и измененным содержанием изотопов, представлены в Таблице 2. На Рис 5 для кристалла с малым содержанием изотопа 2р£7 видны дополнительные линии в виде сателлитов, симметрично

расположенных относительно центральных линий и обозначенных стрелками Подобные сателлиты видны для каждой из компонент СТ структуры азота в позициях к\, к), причем расщепление между линиями практически не зависит от ориентации кристалла и равно 0 5 мТл (14 МГц). Так как эти сателлиты зарегистрированы в кристаллах с малым содержанием изотопа они могут быть

обусловлены только СТ взаимодействием с углеродом.

Для проверки этого метода мы вычислили ширину линии ЭПР по СТ взаимодействиям с ядрами и 13 С и сравнили наши вычисления с результатами, полученными метдом двойного элекфояно-ядерного резонанса (ДЭЯР) [7]. Формула для ширины на полувысоте неразрешенной линии ЭПР Д2? в случае, когда

^ I а ширина определяется ССТ взаимодействиями, в общем имеет вид [ 10]

2)

ЯМв I 3

где под подразумевается 29Бг или 13С, п, - число эквивалентных мест для атомов X в /той координационной сфере, а, - константа ССТ взаимодействия для атомов МХ. расположенных в эквивалентных местах в /-той координационной сфере, g - электронный £-фалстор, ¡¿в - магнетон Бора, I - ядерный момент для изотопа ИХ (7=1/2 для изотопов и ,3С). Отметим, что ¿--фактор для мелких доноров может существенно отклоняться от #=2, что необходимо учитывать при расчете величины ЛЯ. Изотропное СТ взаимодействие пропорционально плотности волновой функции на ядре центрального или лшандного атома (0 в соответствии с выражением а; = (8л/3)g^^дg^^^лí|^(/(f;)j2, где и ядерный g-

фактор и ядерный магнетон, соответственно, - плотность волновой функции

донорного неспаренного электрона в узле I

Magnetic Field (mT)

Рис. 5. Высокопольные компоненты спектров ЭПР мелких доноров азота в ^-позициях в увеличенном масштабе при 40К и В\\с.

Аналогичные исследования проводились в кристаллах 4Я-й'С Установлено сущестаенное сужение линий ЭПР при уменьшении концентрации изотопа г9&' на порядок. В то же время обогащение изотопом 13С не приводит к существенному уширению линий ЭПР. Ширины линий ЭПР, зарегистрированные в кристаллах 4Я-&С с природным и измененным содержанием изотопов, представлены в Таблице 2.

Таким образом, ус!ановлено, что пространственное распределение донорного электрона в &С существенно зависит от политипа и кристаллографического положения Так, в политипе 4Н-БгС песпаренный электрон распределен главным образом на и р-орбиталях Я, тогда как в политипе бН-БгС неспаренный электрон преимущественно локализован на ^-орбиталях С. При этом имеется существенное отличие в распределении электрона для донора N в гексагональной позиции и для донора .У, занимающего квазикубическую позицию В спектре ЭПР N в квазикубических позициях зарегистрирована СТ структура от сильного взаимодействия с двумя первыми координационными сферами 5/ и С, которые однозначно идентифицированы. Вблизи И, занимающего квазикубическое положение, приближение теории эффективной массы нарушается, структура донора и распределение донорного электрона становятся низкосимметричными.

Таблица 2 Экспериментальные и рассчитанные ширины линий ЭПР в мТл для мелких доноров азота в ¿-позиции в ¿Я-Л'С и в ^-позиции в 6Я-57С с различным содержанием изотопов 13С и 29Бу, природным, увеличенным содержанием 13С (25% для 6Н-81С и 15% для ^Я-5/С), уменьшенным содержанием (0 5%). Изменялось содержание только

Политип Эксперимент Расчет

АВ№ (природ ное) ^рр ("о АВрр АВрр (природн ое) (,3С) АВ№ (^0

6Я-ЯС 0.13 0.5 0.12 0.12 0.55 0 11

4Я-ЯС 0.21 0.35 0.07 0.21 0.29 0.08

Низкосимметричная структура реализуется для мелких акцепторов В вблизи примеси, при этом неспаренный электрон в исследованных политипах БгС распределен, ыавным образом, на атомах С. Уменьшение содержания изотопа практически пе изменило ширины линий ЭПР мелких акцешоров В, что подтверждает этот вывод.

Уменьшение содержания изотопа в кремнии привело к существенному сужению линий ЭПР мелких доноров Р и М и, как следствие, увеличению интенсивности сигналов ЭПР, а также к сильному удлинению времени спин-решеточной релаксации Т\ В

кремнии, обогащенном изотопом 30Si и имеющем малое содержание изотопа Si, время 7) для мелких доноров Р и As значительно. В результате появилась возможность изучать эти спектры селективно, оптически возбуждая определенную область кристалла и укорачивая время Т\ из-за взаимодействия с носителями и тем самым предотвращая насыщение сигнала ЗПР, что позволяет регисфировать спектры ЭПР только в указанной области Последнее обстоятельство может быть полезно при разработке материалов да квантовых компьютеров.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы'

1 В кристаллах карбида кремния, облученных большими дозами нейтронов (Ю20 -102! см" 2) и подверженных высокотемпературному отжигу (1500°С - 2000°С), обнаружен ряд новых парамагнитных центров, стабильных при высоких температурах и представляющих собой многодефектные комплексы.

2 В карбиде кремния 6H-SiC, облученном нейтронами с большой дозой облучения и отожженном при 1500°С, идентифицированы и исследованы пять новых сигналов с электронными спинами S = 1/2 и S = 1 и аксиальной симметрией вдоль оси кристалла с

3. Особенность всех обнаруженных сигналов - сильное CT взаимодействие с большим количеством (до двенадцати) эквивалентных атомов Si (С) в решетке SiC.

4. Предложены модели наблюдаемых дефектов: для центров с S = 1/2 в виде комплекса Vir3Vc, состоящего из вакансии кремния V&,, окруженной тремя вакансиями углерода Vc, и имеющего низкотемпературную и высокотемпературную фазы с разной степенью локализации неспаренных электронов, для центра с S = 1 в виде позиции "расщепленного междоузлия" углерода (C^s, или комплекса (CrfsrSio, состоящего из позиции "расщепленного междоузлия" (C^s, и дефекта перестановки кремния Sic-

5. В карбиде кремния 6H-SiC, облученном нейтронами с большой дозой об >учения и отожженном при 2000°С, идешифицирован и исследован положительно заряженный дефект Nc-Vsi с S = 1, состоящий из вакансии кремния VS: и атома азота Атс, замещающею атом углерода в соседней позиции, ориентированной вдоль оси с.

6 Исследованы мелкие доноры азота и мелкие акцешоры бора в крис1аллах SiC и мелкие доноры фосфора и мышьяка в кристаллах кремния с измененным изотопным составом St и С Получена информация о пространственном распределении волновых функций мелких доноров и акцепторов в указанных материалах.

7. Установчено, что пространственное распределение донорного электрона в SiC сущесгвенно зависит от политипа. В политипе 4H-SiC неспаренный электрон распределен главным образом на .у- и р-орбиталях кремния, тогда как в политипе 6H-SiC неспаренный электрон преимущественно локализован на i-орбиталях углерода.

8. Для доноров N в ^-позиции зарегистрирована изотропная СТ структура от взаимодействия с одним атомом Si и четырьмя (пятью) атомами С, что обусловлено большой глубиной уровней и более локализованной волновой функцией неспаренного электрона по сравнению с донором N в гексагональной позиции.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. I.V. Ilyin, M.V. Muzafarova, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, Multivacancy clusters in silicon carbide // Proc. of the 22nd International Conference on Defects in Semiconductors, Aarhus, Denmark, July 28-August 1,2003.

2. I.V. Ilyin, M.V. Muzafarova, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, SB. Orlinskii, J. Schmidt, Multivacancy clusters in silicon carbide // Physica В 340-342, pp.128 (2003).

3. И.В. Ильин, M.B. Музафарова, E.H. Мохов, П Г Баранов, Многовансионные комплексы в карбиде кремния // VI Российская конференция по физике полупроводников, Тезисы докладов, Саша-Петербург, 27-31 октября 2003г., сс. 461-462.

4. М.В. Музафарова, П.Г. Баранов, С.Г. Конников, Многовансионные комплексы в карбиде кремния // Пятая Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: Тезисы докладов -Санкт-Петербург, СПбГПУ, 1-5декабря 2003г., с. 101.

5. MB. Музафарова, ИВ. Ильин, П.Г. Баранов, Е.Н. Мохов, С.Г Конников, Комплексы собственных дефектов в карбиде кремния исследования методом ЭПР // Международная Зимняя школа по физике полупроводников 2004, Санкт-Петербург - Зеленогорск, 27 февраля 1 марта, 2004г., сс. 13-14.

6. M.V. Muzafarova, I.V.Ilyin, E.N.Mokhov, P.G.Baranov, В Ya. Ber, A.N. Ionov, P.S. Kop'ev, M.A Kalitievskii, О N. Godisov, A.K. Kaliticvskii, Probing of the wave function of shallow donors and acceptors by EPR in SiC crystals with changed isotopic composition // V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials, ISSCRM - 2004, May 25 -26, Velikiy Novgorod, Russia, pp. 54-55.

7. I.V. Ilyin, M V. Muzafarova, E N. Mokhov, P.G. Raranov. High-temperature stable multi defect clusters in neutron irradiated silicon carbide: Electron Paramagnetic Resonance study // V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials, ISSCRM - 2004, May 25 26, Velikiy Novgorod, Russia, pp. 46-47

8. I.V. Ilyin, M.V Muzafarova, E.N. Mokhov. S.G Konnikov, P G.Baranov, High-Temperature Stable Multi-Defect Clusters in Neutron Irradiated Silicon Carbide: Electron Paramagnetic Resonance Study // Proc. of the 5th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials, August 31 - September 4, 2004, Bologna, Italy, pp 361-362.

9 IV Ilyin, M.V. Muzafarova, F N Mokhov, S G Konnikov, P.G.Baranov, Iligh-Temperature Stable Multi-Defect Clusters in Neutron Irradiated Silicon Carbide: Electron Paramagnetic Resonance Study // Materials Science Forum, Vols 483-485; pp. 489-492.

10 MV. Muzafarova, IV. Ilyin, EN. Mokhov, P G. Baranov, В Ya Ber, AN. Ionov, P.S. Kop'ev, M A. Kaliteevskii, O.N. Godisov, A.K. Kaliteevskii, Probing of the Wave Function of Shallow Donors and Acceptors by EPR in SiC Crystals with Changed Isotopic Composition // Proc. of the 5th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials, August 31 -September 4, 2004, Bologna, Italy, pp. 523-524.

11 M V. Muzafarova, I V. Ilyin, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, B.Ya. Ber, A.N. Ionov, P.S. Kop'ev, M.A. Kaliteevskii, O.N. Godisov, A.K. Kaliteevskii, Probing of the Wave Function of Shallow Donors and Acceptors by EPR in SiC Crystals with Changed Isotopic Composition // Materials Science Forum, Vols 483-485, pp. 507-510.

12. M В Музафарова, И В Ильин, Е.Н Мохов, П.Г. Баранов, С Г Конников, Зондирование волновой функции мелких доноров и акцепторов в кристаллах карбида кремния с измененным изотопным составом методом ЭПР // Шестая Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: Тезизы докладов, Санюг-Петербург, СПбГПУ, 6-10 декабря 2004г, с. 96.

13. ПГ. Баранов, Б.Я. Бер, О.Н. Годисов, ИВ Ильин, А.Н Ионов, Е.Н. Мохов, М.В. Музафарова, А К. Калитиевский, М А Калитиевский, П С. Копьев, Зондирование волновой функции мелких доноров и акцепторов в карбиде кремния и кремнии путем исследования кристаллов с измененным изотопным составом методом электронного парамагнитного резонанса // Физика твердого тела, том 47, вып. 11, сс. 21-35 (2005).

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. V.S Vainer, and V.A. II'in, Soviet Physics: Solid State 23, 2126 (1981).

2. A A Sitnikova, E.N. Mokhov, and E.I Radovanova, phys stat. sol. (a) 135, K45 (1993).

3 A.I. Girka, A.D. Mokrushin, E.N. Mokhov, V.M Osadchiev, S.V. Svirida, and A.V Shishkin, Sov. Phys. JETP 70, 322 (1990) [Zh. Eksp. Teor. Fiz. 97, 578 (1990)].

4 L. Henry, M -F. Barthe, С Corbel, P Desgardin, G Blondiaux, S. Arpiainen, and L. Liszkay, Phys. Rev. В 67, 115210(2003).

5. B.A. Ильин, Исследование точечных термических дефектов в монокристаллах карбида кремния методом ЭПР, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ -мат. Наук, Ленинград, 1981.

6. A.van Duijn-Amold, J Mol, R Verberk, J. Schmidt, E.N. Mokhov, P G. Baranov, Phys. Rev. В 60,15829(1999).

7. A. v. Duijn-Arnold, R. Zondervan, J. Schmidt, P.G. Baranov, and E.N Mokhov, Phys. Rev. В 64, 085206 (2001).

8. A. Gali, P. Deak, P. Ordejon, N. T Son, E. Janzen, W. J. Choyke, Phys Rev. В 68, 125201 (2003).

9. А.Г. Зубатов, И M. Заритский, С.Н. Лукин. F Н Мохов и В Г Степанов, ФТТ

10. A.F Kip, С Kittel, R A. Levy, and А.М Portis, Phys. Rev. 91,1066 (1953).

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 23.08 2005. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч. печ. л. 1,25. Тираж 100. Заказ 411.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

m56 8«

РНБ Русский фонд

2006-4 13547

1! Введение.

I. Радиоспектроскопические исследования дефектов в кристаллах карбида кремния (обзор литературы).

1.1. Структура кристалла карбида кремния.

1.2. Дефекты в кристаллах карбида кремния.

1.3. Вакансии кремния.

1.3.1. Отрицательно заряженная вакансия кремния (VsD.Ю

1.3.2. Нейтральная вакансия кремния (Vs,°).

1 АФренкелевские пары.

1.5. Вакансии углерода.

1.5.1. Положительно заряженная вакансия углерода (Vc+).

1.5.2. Отрицательно заряженная вакансия углерода (Ус~).

1.6. Дивакансии.

1.7. Дефектные комплексы.

1.7.1. Дефектные комплексы в кристаллах кремния.

1.7.2. Дефектные комплексы в кристаллах карбида кремния.

1.8. N-V дефект.

J 1.8.1. Л-V дефект в алмазе.

1.8.2. N-Vдефект в карбиде кремния.

1.9. Доноры и акцепторы в кристаллах карбида кремния.

1.10. Цели работы.

II. Приготовление образцов и методика эксперимента.

2.1. Приготовление образцов.

2.1.1. Приготовление образцов 6H-SiC для исследования высокотемпературных дефектов.

2.1.2. Приготовление образцов 6H-SiC и 4H-SiC с измененным изотопным составом.

2.2. Методика эксперимента.

III. ЭПР высокотемпературных дефектов в 6H-SiC.

3.1. Экспериментальные результаты.

3.2. Дефектные комплексы.

3.2.1. Спектры ЭПР dc-la и tlc-lb.

3.2.2. Спектры ЭПР dc-2 и dc-З.

3.2.3. Фоточувствителышй спектр ЭПР dc-4.

1 3.2.4. Обсуждение моделей центров dc-la, dc-lb, dc-2, dc-3.

3.3. N- Vдефект.

IV. ЭПР мелких доноров и акцепторов в кристаллах карбида кремния и кремния с измененным изотопным составом.

4.1. Доноры азота в SiC.

4.2. Акцепторы бора в SiC.

4.3. Мелкие доноры фосфора и мышьяка в кремнии 30Si.

4.4. Обсуждение результатов.

4.5. Выводы.

Настоящая работа посвящена изучению высокотемпературных дефектов и пространственного распределения плотности волновой функции неспаренных электронов мелких доноров азота N и мелких акцепторов бора В в широкозонном полупроводнике - карбиде кремния (SiC) методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Карбид кремния является перспективным материалом опто- и микроэлектроники. Постоянный интерес к карбиду кремния SiC связан с возможностью создания электронных и оптоэлектронных приборов, работающих в экстремальных условиях: при высоких температурах, высоких мощностях и повышенных уровнях радиации. Именно большая энергия связи Si-C делает SiC устойчивым к высоким температурам, агрессивным средам и воздействию ионизирующего облучения.

Несмотря на прогресс в исследовании карбида кремния, существуют и некоторые нерешенные проблемы. Для карбида кремния важной является проблема направленного легирования кристаллов примесями для создания полуизолирующих слоев этих материалов.

Для создания приборов на основе SiC необходимо надежное установление природы собственных и примесных дефектов и их комплексов, а также понимание процессов их создания и разрушения. Все это стимулировало исследования, посвященные изучению дефектов в SiC. Особое значение для кристаллов карбида кремния имеют дефекты, стабильные при высоких температурах отжига. Такие высокотемпературные дефекты могут иметь различные зарядовые состояния, создавать глубокие уровни в запрещенной зоне и, следовательно, существенно влиять на электрические свойства материала.

Электронный парамагнитный резонанс является одним из основных методов исследования микроструктуры собственных и примесных дефектов в полупроводниках. Использование этого метода позволяло обнаружить парамагнитный дефект в полупроводнике, провести его химическую идентификацию, однозначно установить структуру дефекта, его симметрию и окружение. Метод ЭПР позволил получить широкую информацию об электронной структуре дефекта. При этом такая методика позволила экспериментально регистрировать плотность волновой функции неспаренных электронов. Не менее важным достоинством метода ЭПР является возможность контроля за дефектами и примесными центрами, а также за их трансформацией в процессе отжига полупроводниковых материалов с целью оптимизации процесса легирования этих материалов.

Важная проблема, которой посвящена часть диссертационной работы, состоит в исследовании высокотемпературных дефектных комплексов, образующихся в кристаллах карбида кремния 6H-SiC после сильного облучения нейтронами и последующего высокотемпературного отжига. В кристаллах карбида кремния, подвергнутых большим дозам облучения нейтронами (до 10 см") и последующему отжигу в зависимости от температуры отжига могут наблюдаться кластеры с размерами от 10-20 им до 200-400 нм. При этом в кристаллах SiC после отжига практически полностью восстанавливаются свойства кристаллов до облучения (электрические и оптические свойства, параметры решетки). Особый интерес в этой связи представляет собой возможность образования нанокристаллов (квантовых точек) кремния или углерода (например, алмаза или молекул типа фуллерена) внутри SiC, что может привести к изменению зонной структуры кремния и углерода в этих наноструктурах и возможности их использования для приборов оптоэлектроники.

Концентрация и тип дефектов в кристалле зависят прежде всего от таких параметров облучения, как соотношение между быстрыми и медленными нейтронами и температуры, а также температуры облучения. ЭПР является чрезвычайно полезным при выборе оптимального режима нейтронного легирования с точки зрения минимального выхода радиационных дефектов, характеризующихся высокой температурной стабильностью, и, следовательно, требующих высоких температур для их отжига. Перед нами стояла задача исследовать методом ЭПР образцы 6II-SiC, облученные нейтронами (до 1021 см'2) и отожженные при высоких температурах (1500° - 2000°С) и определить структуру высокотемпературных дефектов.

Для выяснения структуры дефектов основную роль играют сверхтонкие (СТ) взаимодействия неспаренного электрона дефекта с магнитными моментами ядер. Так как содержание изотопов 29Si и 13С с ядерными магнитными моментами является низким, особое место в подобных исследованиях занимает изучение кристаллов SiC с измененным изотопным составом, что и составило часть диссертационной работы. При этом такая методика позволила экспериментально зондировать плотность волновой функции несиаренных электронов.

Обогащение кристаллов одним из изотопов приводит к изменению СТ взаимодействий в кристалле и в случае неразрешенных линий ЭПР к соответствующему изменению ширины линии. Уменьшение содержания в кристалле изотопов с ненулевыми ядерными моментами приводит к заметному сужению сигналов ЭПР. В последнее время такие исследования вызывают большой интерес в связи с многочисленными и вполне естественными предложениями использовать подобные системы, а именно мелкие доноры в кристаллах Si, Ge, SiGc, SiC, для создания элементной базы при разработке квантовых компьютеров. При этом уменьшение концентрации ядер с магнитными моментами важно для замедления релаксационных спиновых процессов в этих системах.

Наша задача состояла в исследовании кристаллов 4H-SiC и 6H-SiC с измененным изотопным составом Si и С. Необходимо было изучить структуру дефектов и пространственное распределение волновой функции неспаренных электронов дефектов, включая мелкие доноры и акцепторы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В кристаллах карбида кремния, облученных большими дозами нейтронов (1020-Ю21 см"2) и подверженных высокотемпературному отжигу, обнаружен ряд новых парамагнитных центров, стабильных при высокой температуре и представляющих собой многодефектные комплексы.

2. В кристаллах 6H-SiC, облученных нейтронами (до 1021 см"2) и отожженных при температуре 1500°С, которая является оптимальной для отжига приборных структур на основе SiC, впервые наблюдались пять новых парамагнитных дефектов. Для центра с S = 1/2 предложена модель в виде комплекса F^-iFc, состоящего из вакансии кремния Г<>„ окруженной тремя вакансиями углерода Ус и имеющего низкотемпературную и высокотемпературную фазы с разной степенью локализации неспаренных электронов. Для центра с S = 1 предложена модель в виде позиции "расщепленного междоузлия" углерода (С2) si (split interstitial), или в виде комплекса (CjJsrS'c, состоящего из позиции "расщепленного междоузлия" углерода (CjJsi и дефекта перестановки кремния Sic. Предложенные модели согласуются с теоретическими расчетами.

Л | Л

3. В кристаллах карбида кремния 6H-SiC, облученных нейтронами (до 10 см') и отожженных при температуре 2000°С, обнаружен положительно заряженный дефект в триплетном состоянии, состоящий из вакансии кремния Кд и атома азота Nc, замещающего атом углерода в соседней позиции, ориентированной вдоль оси с (N-У дефект). В спектрах ЭПР нового центра наблюдается СТ взаимодействие с одним атомом азота, а параметры тонкой структуры близки к соответствующим параметрам известного N-V дефекта в алмазе, для которого впервые наблюдался магнитный резонанс как на одиночном дефекте.

4. Распределение плотности волновой функции донорного электрона в SiC существенно зависит от политипа: в 4H-SiC неспаренный электрон локализован, главным образом, на s- и /?-орбиталях 57, тогда как в 6II-SiC электрон преимущественно локализован на s-орбиталях С, что обусловлено различиями в зонной структуре обоих политипов и положением минимумов в зоне проводимости.

5. Для доноров N в ^-позиции зарегистрирована изотропная СТ структура от взаимодействия с одним атомом Si и четырьмя (пятью) атомами С, что обусловлено большой глубиной уровней и более локализованной волновой функцией неспаренного электрона по сравнению с донором Nn гексагональной позиции.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Во введении кратко обоснованы актуальность темы диссертационной работы, указана научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе дан обзор литературы по радиоспектроскопическим исследованиям дефектов в кристаллах карбида кремния и сформулированы цели диссертационной работы. Вторая глава содержит сведения о методах выращивания кристаллов карбида кремния, которые использовались в настоящей работе, и описана техника эксперимента. В третьей главе изложены результаты исследований ЭПР высокотемпературных дефектов в 611-SiC. Четвертая глава посвящена исследованию пространственного распределения волновой функции мелких доноров и акцепторов в кристаллах карбида кремния и кремния с использованием кристаллов с измененным изотопным составом Si и С. В заключении сформулированы основные результаты работы.

4.5. Выводы

Таким образом, методом ЭПР исследованы мелкие доноры N и мелкие акцепторы В в кристаллах SiC и мелкие доноры Р и As в кристаллах кремния с измененным изотопным составом Si и С. В результате изменения содержания изотопов 29Si и 13С, имеющих ненулевые магнитные моменты, произошли существенные изменения в спектрах ЭПР мелких доноров N и мелких акцепторов В в SiC, а также мелких доноров Р и As в кремнии. Получена информация о пространственном распределении волновых функций мелких доноров и акцепторов в указанных материалах. Па основании данных исследований и ранее опубликованных исследований методом ДЭЯР показано, что пространственное распределение донорного электрона в SiC существенно зависит от политипа и кристаллографического положения. Так, в политипе 4H-SiC неспаренный электрон распределен главным образом па s- и /?-орбиталях Si, тогда как в политипе бН-SiC неспаренный электрон преимущественно локализован на .s-орбиталях С. 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 ЭМ, и для донора, занимающего А-позицию. В последнем случае глубина донорного уровня существенно превышает глубину уровня, полученного в приближении теории ЭМ, и в спектре ЭПР зарегистрирована СТ структура от сравнительно сильного взаимодействия с двумя первыми координационными сферами Si и С, которые благодаря исследованию кристаллов с измененным изотопным составом однозначно идентифицированы. То есть, вблизи N, занимающего А-позицию, приближение теории ЭМ нарушается, более того предполагается, что структура донора и распределение донорного электрона становятся низкосимметричными и, как результат, наличие сравнительно большой изотропной спиновой плотности на одном атоме Si, расположенном на с оси вблизи N, находящегося в соседней углеродной позиции.

Изотропная структура для доноров N в А-позициях, вызванная СТ взаимодействием с одним атомом Si, которая наблюдается непосредственно в спектрах ЭПР, составляет 41 МГц (спиновая плотность 0.89 %) и 26.9 МГц (0.6 %) в кристаллах 4H-SiC и бН-SiC, соответственно. Изотропное СТ расщепление от взаимодействия с четырьмя-иятыо атомами С, которое также наблюдается непосредственно в спектрах ЭПР этих доноров (проявляется в кристаллах с обедненным содержанием изотопа 29Si благодаря сужению линий ЭПР), составляет 16.8 МГц (0.44 %) и 14 МГц (0.37%) в кристаллах 4H-SiC и 611-SiC, соответственно. Отношение спиновых плотностей на одном атоме Si для политипов 4H-SiC и бН-SiC, равное 1.5, совпадает с соответствующим отношением спиновых плотностей на атоме N, то есть структура центров N в А-позициях в 4H-SiC и бН-SiC является качественно одинаковой и один атом Si находится в ближайшей позиции по отношению к атому N, при этом плотность волновой функции при переходе от N к Si уменьшается примерно в 3 раза. Отношение спиновых плотностей на каждом из ближайших атомов С для политипов 4H-SiC и 6Н-SiC, равное 1.2, уже значительно меньше, чем соответствующее отношение спиновых плотностей на атоме N, то есть эти атомы занимают более удаленные позиции по отношению к N. Таким образом, результаты настоящей работы подтверждают общепринятое утверждение, что Nb А-позициях замещает С.

Суммарная локализация неспаренного электрона на центральном атоме N и первой сфере из четырех Si (в предположении, что локализация на остальных трех ближайших атомах Si будет такая же, как для одного атома, СТ структура для которого видна в ЭПР) будет составлять 6.4%, плюс 2.2%, которые электрон находится на предполагаемых пяти атомах С второй сферы. Другими словами, в сумме спиновая плотность в пределах первых двух координационных сфер составляет примерно 8.5%. Для бН-SiC это будут 4.24% и 1.85% соответственно и в сумме 6.1%. Эти величины следует добавить к тем, которые для А-позиций N были получены в результате исследований методом ДЭЯР в работе [53], и которые, согласно новым данным, соответствуют СТ взаимодействиям относящимся к координационным сферам, начиная со второй-третьей сферы.

Низкосимметричная структура реализуется для мелких акцепторов В вблизи примеси [52], при этом неспаренный электрон в исследованных политипах SiC распределен, главным образом, на атомах С. Уменьшение содержания изотопа 29Si практически не изменило ширины линий ЭПР мелких акцепторов В, что подтверждает этот вывод.

Уменьшение содержания изотопа 29Si привело к существенному сужению линий ЭПР мелких доноров Р и As в кремнии и, как следствие, увеличению интенсивности сигналов ЭПР, а также к сильному удлинению времени спин-решеточной релаксации Т\. В кремнии, обогащенном изотопом 30Si и имеющем обедненное содержание изотопа 29Si, время Т\ для мелких доноров Р и As значительно. В результате появилась возможность изучать эти спектры селективно, оптически возбуждая определенную область кристалла и укорачивая время Т\ из-за взаимодействия с носителями и тем самым предотвращая насыщение сигнала ЭПР, что позволяет регистрировать спектры ЭПР только в указанной области. Последнее обстоятельство может быть полезно при разработке материалов для квантовых компьютеров.

Суммируем основные результаты.

1. Методом ЭПР исследованы мелкие доноры N и мелкие акцепторы В в кристаллах SiC и мелкие доноры Р и As в кристаллах кремния с измененным изотопным составом Si и С.

2. В результате изменения содержания изотопов 29Si и ,3С, имеющих ненулевые магнитные моменты, происходят существенные изменения в спектрах ЭПР мелких доноров N и мелких акцепторов В в SiC, а также мелких допоров Р и As в кремнии.

3. Распределение спиновой плотности на ядрах С и Si отличается для двух политипов 4H-SIC и бН-SiC, что обусловлено различиями в зонной структуре обоих политипов и положением минимумов в зоне проводимости.

4. Установлено, что в политипе 4H-SiC неспаренный электрон распределен главным образом на s и р орбиталях Si, тогда как в политипе бН-SiC неспаренный электрон преимущественно локализован на 5 орбиталях С.

5. Для доноров N в А-позиции зарегистрирована изотропная СТ структура от взаимодействия с одним атомом Si и четырьмя (пятью) атомами С, что обусловлено большой глубиной уровней и более локализованной волновой функцией неспаренного электрона по сравнению с донором N в гексагональной позиции.

Заключенно

Суммируем основные результаты:

1. В кристаллах карбида кремния, облученных большими дозами нейтронов (1020 —1021 см'2) и подверженных высокотемпературному отжигу (1500°С - 2000°С), обнаружен ряд новых парамагнитных центров, стабильных при высоких температурах и представляющих собой многодефектные комплексы.

2. В карбиде кремния бН-SiC, облученном нейтронами с большой дозой облучения и отожженном при 1500°С, идентифицированы и исследованы пять новых сигналов с электронными спинами S= 1/2 и S = 1 и аксиальной симметрией вдоль оси кристалла с.

3. Особенность всех обнаруженных сигналов - сильное СТ взаимодействие с большим количеством (до двенадцати) эквивалентных атомов Si (С) в решетке SiC.

4. Предложены модели наблюдаемых дефектов: для центров с S= 1/2 в виде комплекса Vsr3Vc, состоящего из вакансии кремния окруженной тремя вакансиями углерода Ус, и имеющего низкотемпературную и высокотемпературную фазы с разной степенью локатизации неспаренных электронов; для центра с S = 1 в виде позиции "расщепленного междоузлия" углерода (C2)si или комплекса (C^srSici, состоящего из позиции "расщепленного междоузлия" (Сг)si и дефекта перестановки кремния Sic

5. В карбиде кремния 6H-SiC, облученном нейтронами с большой дозой облучения и отожженном при 2000°С, идентифицирован и исследован положительно заряженный дефект Nc-Vsi с S = \, состоящий из вакансии кремния Vs, и атома азота Nc, замещающего атом углерода в соседней позиции, ориентированной вдоль оси с.

6. Исследованы мелкие доноры азота и мелкие акцепторы бора в кристаллах SiC и мелкие доноры фосфора и мышьяка в кристаллах кремния с измененным изотопным составом Si и С. Получена информация о пространственном распределении волновых функций мелких доноров и акцепторов в указанных материалах.

7. Установлено, что пространственное распределение донорного электрона в SiC существенно зависит от политипа. В политипе 4II-SiC неспаренный электрон распределен главным образом на s- и р-орбитатях кремния, тогда как в политипе 611-SiC неспаренный электрон преимущественно локализован на 5-орбиталях углерода.

8. Для доноров N в ^-позиции зарегистрирована изотропная СТ структура от взаимодействия с одним атомом Si и четырьмя (пятью) атомами С, что обусловлено большой глубиной уровней и более локализованной волновой функцией неспаренного электрона по сравнению с донором N в гексагональной позиции.

В заключение мне хотелось бы выразить искреннюю признательность и огромную благодарность всем моим наставникам и коллегам, оказавшим помощь и участие при выполнении настоящей работы. В первую очередь хотелось бы поблагодарить моих научных руководителей П.Г. Баранова и С.Г. Кошшкова за их направляющее руководство и постановку целей и задач. Неоценимую помощь в течение всей моей научной деятельности оказал И.В. Ильин. Считаю, что данная работа вряд ли получилась бы столь насыщенной экспериментальными результатами, если бы не обилие предоставленных образцов, выращенных Е.Н. Моховым и его коллегами, а также криогенной жидкости, любезно предоставленной B.J1. Преображенским. Также выражаю искреннюю благодарность всем вместе и индивидуально сотрудникам лаборатории "Микроволновой спектроскопии кристаллов" и моим коллегам Л.Г. Бадаляну, Н.Г. Романову, В.А. Храмцову, Р.А. Бабунцу, Г.Р. Асатряиу и С.И. Голощапову за полезные рекомендации, моральную поддержку и участие при проведении экспериментов.

103

1. G. Watkins, in Deep Centres in Semiconductors, edited by S.T. Pantelides (Gordon and Breach, New York, 1986), p. 147.

2. L.A. de S. Balona and J.H.N. Loubser, J. Phys. C: Solid St. Phys. 3,2344 (1970).

3. N.M. Pavlov, M.I. Iglitsyn, M.G. Kosaganova, and V.N. Solomatin, Sov. Phys. Semicond. 9, 845 (1975).

4. V.S. Vainer, and V.A. Il'in, Soviet Physics: Solid State 23,2126 (1981).

5. J. Schneider and K. Maier, Physica В 185, 199 (1993).

6. M. Kunzer, Thesis Universitat Freiburg i. Brsg, 1995.

7. T. Wimbauer, B.K. Meyer, A. Hofstaetter, A. Scharmann, and H. Overhof, Phys. Rev. В 56, 7384 (1997).

8. E. Sormann, N.T. Son, W.M. Chen, O. Kordina, C. Hallin, and E. Janzen, Phys. Rev. В 61, 2613 (2000).

9. Mt. Wagner, B. Magnusson, W.M. Chen, E. Janzen, E. Sormann, C. Hallin, and J.L. Lindstrom, Physical Review В 62,16555 (2000).

10. H.J. von Bardeleben, J.L. Cantin, G. Battistig, and I. Vickridge, Phys. Rev. В 62, 10126 (2000).

11. H.J. von Bardeleben, J.L. Cantin, L. Henry, and M.F. Barthe, Phys. Rev. В 62, 10841 (2000).

12. P.G. Baranov, E.N. Mokhov, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, Physica B, 308-310, 680 (2001).

13. S.B. Orlinskii, J. Schmidt, E.N. Mokhov, and P.G. Baranov, Phys. Rev. В 67, 125207 (2003).

14. J. Isoya, H. Kanda, Y. Uchida, S.C. Lawson, S. Yamasaki, H. Itoh and Y. Morita, Phys. Rev. Ii 45, 1436(1992).

15. N.T. Son, P.I I. Hai, and E. Janzen, Materials Science Forum, Trans Tech Publications, Switzerland, Vols. 353-356, pp. 499-504 (2001).

16. N. T. Son, P. N. Hai, and E. Janzen, Phys. Rev. В 63,201201(R) (2001).

17. N. T. Son, B. Magnusson, and E. Janzen, Appl. Phys. Lett. 81,3945 (2002).

18. V.Ya. Bratus', I.N. Makeeva, S.M. Okulov, T.L. Pctrenko, T.T. Petrcnko and H.J. von Bardeleben, Materials Science Forum, Tran. Tech. Publications, Switzerland, Vols. 353-356, 517(2001).

19. V. Ya. Bratus, I. N. Makeeva, S. M. Okulov, T. L. Petrenko, Т. T. Petrenko, H. J. von Bardeleben, Physica В 308-310, 621 (2001).

20. N.T. Son, P.N. Hai, and E. Janzen, Phys. Rev. Lett. 87,045502 (2001).

21. N. T. Son, B. Magnusson, Z. Zolnai, Л. Ellison, and E. Janzen, Mater. Sci. Forum vol. 457-460,437 (2003).

22. T. Umeda, J. Isoya, N. Morishita, T. Ohshima, T. Kamiya, Phys. Rev. В 69, R121201 (2004).

23. Mt. Wagner, N.Q. Thinh, N.T. Son, P.G. Baranov, E.N. Mokhov, C. Hallin, W.M. Chen, and E. Janzen, Proceedings of the International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2001, Tsnkuba, Japan Mater. Sci. Forum 389-393, 501 (2002).

24. Mt. Wagner, N. Q. Thinh, N. T. Son, W. M. Chen, E. Janzen, P. G. Baranov, E. N. Mokhov, C. Hallin, and J. L. Lindstrom, Phys. Rev. В 66, 155214 (2002).

25. Th. Lingner, S. Greulich-Weber , J.-M. Spaeth, U. Gerstmann, E. Rauls, Z. Hajnal, Th. Frauenheim, H. Overhof, Phys. Rev. В 64,245212 (2001).

26. V.V. Konovalov, M.E. Zvanut, and J. van Tol, Phys. Rev. В 68, 012102 (2003).

27. F.P. Larkin and A.M. Stoneham, J. Phys. С 3, LI 12 (1970).

28. P. Deak, J. Miro, A. Gali, L. Udvardi, and H. Overhof, Appl. Phys. Lett. 75,2103 (1999).

29. L.Torpo, R.M. Nieminen, K.E. Laasonen, and S. Poykko, appl. Phys. Lett. 74, 221 (1999).

30. A. Zywietz, J. Furthmuller, and F. Bechstedt, Phys. rev. В 59, 15166 (1999).

31. Young-Hoon Lee and James W. Corbett, Phys. Rev. В 8, 2810 (1973); Young-IIoon Lee and James W. Corbett, Phys. Rev. В 9,4351 (1974).

32. J.L. Hastings, S.K. Estreicher, and P.A. Fedders, Phys. Rev. B, 56, 10215 (1997).

33. W.E. Carlos et al„ Bull. Am. Phys. Soc. 48, (2003) p. 1322.

34. D.A. Redman, S. Brown, R.H. Sands, and S.R. Rand, Phys. Rev. Lett. 67, 3420 (1991).

35. T.E.M. Staab, A. Sieck, M. Haugk, M.J. Puska, Th. Frauenheim, and H.S. Leipner, Phys. Rev. В 65, 115210 (2002).

36. K.K. Shvarts, Y.A. Ekmanis, Radiation and photostimulated processes in inorganic materials, ed. by V.M. Tuchkevich, Riga, 363 (1981).

37. A.A. Sitnikova, E.N. Mokhov, and E.I. Radovanova, phys. stat. sol. (a) 135, K45 (1993).

38. E.N. Mokhov, E.I. Radovanova and Л.Л. Sitnikova, Springer Proceeding in Physics, Vol. 56, Amorphous and Crystalline Silicon Carbide III, Editors: G.L. Harris, M.G. Spencer, and C.Y. Yang, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992, pp. 231-234.

39. R.N. Kyutt, A.A. Lepneva, G.A. Lomakina, E.N. Mokhov, A.S. Tregubova, M.M. Shcheglov, and G.F. Yuldashev, Sov. Phys. Solid State 30, 1500 (1988) Fiz. Tverd. Tela (Leningrad) 30,2606 (1988).

40. A.I. Girka, A.D. Mokrushin, E.N. Mokhov, V.M. Osadchiev, S.V. Svirida, and A.V. Shishkin, Sov. Phys. JETP 70,322 (1990) Zh. Eksp. Teor. Fiz. 97, 578 (1990).

41. L. Henry, M.-F. Barthe, C. Corbel, P. Desgardin, G. Blondiaux, S. Arpiainen, and L. Liszkay, Phys. Rev. В 67, 115210 (2003).

42. H.N. Loubser and J.A. van Wyk, Diamond Res. 11 (1977).

43. Xing-Fei He, N.B. Manson, and P.T.H. Fisk, Phys. Rev. В 47 (14), pp. 8809-8815 (1993).

44. B.A. Ильин, Исследование точечных термических дефектов в монокристаллах карбида кремния методом ЭПР, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. Наук, Ленинград, 1981.

45. L. Patrick, W.J. Choyke, Phys. Rev. В 5, 3259 (1972).

46. W.J. Choyke, in: Radiation Effects in Semiconductors, 1976. -Conf. Ser. 31, Bristol and London: the Institute of Physics, 1977, pp. 58-69.

47. A.van Duijn-Arnold, J. Mol, R. Verberk, J. Schmidt, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, Phys. Rev. В 60, 15829(1999).

48. A. v. Duijn-Arnold, R. Zondervan, J. Schmidt, P.G. Baranov, and E.N. Mokhov, Phys. Rev. В 64, 085206 (2001).

49. Masri, Surface Science Reports 48, pp. 1-51 (2002)

50. Yu.A.Vodakov, E.N.Mokhov, G.Ramm, A.D.Roenkov, Krist und Techn. 14, 729 (1979).

51. O.N. Godisov, A.K. Kaliteevskii, V.I. Korolev, B.Y. Ber, V.Y. Davydov, M.A. Kaliteevskii, P.S. Kop'ev, Semiconductors 35, 877 (2001).

52. V.G. Grachev, Zh. Eksp. Teor. Phys. 92,1834 (1987) Sov. Phys. JETP 65, 7029 (1987).

53. I.V. Ilyin, M.V. Nluzafarova, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, Physica В 340-342, 128 (2003).

54. G.D. Watkins and J.W. Corbett, Phys. Rev. 134, Л1359 (1964); 138, Л543 (1965).

55. J.R. Morton and K.F. Preston, J. Magn. Reson. 30, 577 (1978).

56. J.L. Hastings, S.K. Estreicher, and Р.Л. Fedders, Phys. Rev. B, 56, 10215 (1997

57. Л. Gali, P. Deak, P. Ordejon, N. T. Son, E. Janzen, W. J. Choyke, Phys. Rev. В 68, 125201 (2003).

58. Л. Mattausch, M. Bockstendte, and O. Pankratov, Phys. Rev. В 69, 045322 (2004).

59. E. Raus et al., Physica B, vols.340-342, p.184 (2003).

60. A.Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, C. von Borczyskowski: Science 276 (1997), p. 2012 and references therein.

61. W. Kohn and J.M. Luttinger, Phys. Rev. 97, 1721 (1955); Phys. Rev. 98, 915 (1955).

62. A.F. Kip, C. Kittel, R.A. Levy, and A.M. Portis, Phys. Rev. 91, 1066 (1953).

63. П.Г. Баранов, Ю.П. Вещунов, Н.Г. Романов, Письма в ЖЭТФ 32, 3 (1980) P.G. Baranov, Yu.P. Veshchunov, N.G. Romanov, JETP Lett. 32, 1 (1980).].

64. G. Feher, Phys. Rev. 114, 1219 (1959).

65. D.K. Wilson, Phys. Rev. 134, A265 (1964).

66. G. Feher, J.C. Hensel, and E.A. Gere, Phys. Rev. Lett. 5, 309 (1960).

67. H.H. Woodbury and G.W. Ludwig, Phys. Rev. 124, 1083 (1961).

68. А.Г. Зубатов, И.М. Заритский, C.H. Лукин, Е.Н. Мохов и В.Г. Степанов, ФТТ 27, 322 (1985) A.G. Zubatov, I.M. Zaritskii, S.N. Lukin, E.N. Mokhov, and V.G. Stepanov, Sov. Phys. Solid State 27, 197 (1985).

69. J.L. Ivey and R.L. Mieher, Phys. Rev. В 11, 849 (1975).

70. E.N. Kalabukhova, S.N. Lukin, W.C. Mitchel, Mat. Sci. Forum 433-436,499 (2003).

71. N.T. Son, J. Isoya, S. Yamasaki, and E. Janzen, Book of Abstracts of ECSCRM 2004, CNR Area della Ricerca, Bologna (Italy).

72. П.Г. Баранов, A.H. Ионов, И.В. Ильин, П.С. Копьев, Е.Н. Мохов, В.А. Храмцов, ФТТ, 45, 984 (2003).

73. S.Greulich-Weber, Phys.Stat.Sol.(a) 162, 95 (1997).

74. C.F. Young, К. Xie, Е.Н. Poindexter, G.J. Gerardi, and D.J. Keeble, Appl.Phys. Lett. 70, 1858 (1997).

75. G. Feher and E.A. Gere, Phys. Rev. 114,1245 (1959).

76. M.T. Bennenbroek, Л. Arnold, O.G. Polucktov, P.G. Baranov, and J. Schmidt, Phys. Rev. В 54, 11276(1996).

77. D.M. Hofmann, A. Hofstaetter, F. Leiter, H. Zhou, F. Henecker, B.K. Meyer, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, and P.G. Baranov, Phys. Rev. Lett. 88, 045504 (2002).

78. H. Ovcrhof and U. Gerstmann, Phys. Rev. В 62, 12585 (2000).

79. G.D. Watkins and Frank S. Ham, Phys. Rev. В 1,4071 (1970).

80. E.I I. Калабухова, Закономерности температурного поведения донорных состояний в

81. SiC в кн. Радиоспектроскопия конденсированных сред, Гл. II, Киев, 157-176 (2000).

82. W.V. Smith, P.P. Sorokin, I.L. Gelles, and G.J. Lasher, Phys. Rev. 115, 1546 (1959).

83. Keith L. Brower, Phys. Rev. Lett. 44, 1627 (1980).

84. K. Murakami, H. Kuribayashi, and K. Masuda, Phys. Rev. В 38,1589 (1988).

85. R.P. Messmer and G.D. Watkins, Phys. Rev. В 7,2568 (1973).

86. G.G. DeLeo, W.B. Fowler, and G.D. Watkins, Phys. Rev. В 29, 3193 (1984).

87. S.T. Pantelides, W.A. Harrison, and F.Yndurain, Phys. Rev. В 34, 6038 (1986).

88. F.G. Anderson, Phys. Rev. В 39, 5392 (1989).

89. Сиисок публикации но теме диссертации

90. I.V. Ilyin, M.V. Muzafarova, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, Multivacancy clusters in silicon carbide // Proc. of the 22nd International Conference on Defects in Semiconductors, Aarhus, Denmark, July 28-August 1,2003.

91. I.V. Ilyin, M.V. Muzafarova, E.N. Mokhov, P.G. Baranov, S.B. Orlinskii, J. Schmidt, Multivacancy clusters in silicon carbide // Physica В 340-342, pp.128 (2003).

92. И.В. Ильин, M.B. Музафарова, E.H. Мохов, П.Г. Баранов, Многовансионные комплексы в карбиде кремния // VI Российская конференция по физике полупроводников, Тезисы докладов, Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003г., сс. 461462.

93. I.V. Ilyin, M.V. Muzafarova, E.N. Mokhov, S.G. Konnikov, P.G.Baranov, High-Temperature Stable Multi-Defect Clusters in Neutron Irradiated Silicon Carbide: Electron Paramagnetic Resonance Study// Materials Science Forum, Vols. 483-485; pp. 489-492.