Введение к работе
Актуальность
Исследование дефектной структуры ионно-имплаитировамного алмаза является в настоящее время актуальной научно-практической задачей. Значительно возросший за последние годы интерес промышленности к применению алмаза как материала полупроводниковой техники явился главным стимулом этих исследований. Главная задача, которая должна быть решена при внедрении в электронику нового полупроводника - это создание методов его контролируемого примесного легирования. В силу специфики кристаллической структуры алмаза и, в частности, ее чрезвычайно высокой прочности, ионная имплантация является незаменимым методом примесного легирования при создании полупроводниковых структур.
Важнейшие вопросы, которые возникают при исследовании
ионно-имплантированного алмаза - это вопросы изучения процессов
образования радиационных дефектов и исследования атомной
структуры этих дефектов. К настоящему времени сделано большое
количество экспериментальных работ, в которых изучались
радиационные дефекты а ионно-имплактированмом алнаае методами
люминесценции и ЭИГ. Было установлено, что важнейшими дефектами
являются азотсодержащие дефекты. Поскольку примесь азота активно
взаимодействует в решетке алмаза со структурными нарушениями, то
вполне естественно ожидать, что азот будет эффективно влиять на
формирование дефектной структуры также и в ионно-ииплантироваином
алмазе. ,
Несмотря на обилие экспериментальных работ как по процессам дефектообразования, так и по структуре возникающих при этом радиационных дефектов, ясности и однозначности и этом вопросе неї до сих пор. Одной иэ причин такого положения ябляєтся практнмсскі полное отсутствие теоретических работ по расчету атомноіі і электронной структуры радиационных дефектов. Второй причиной является крайне ограниченная информация о взаимодействиі азотсодержащих дефектов с имплантируемой примесью і ионко-облученных областях. Известно, что азот является самої активной примесью в алмазе и, следовательно, наличие такої информации позволило бы более ясно представить иехаїїизмі междефектного взаимодействия а ионно-имплантированном слое, і также процессы комплексообразования с участием примесных атомов.
Решению этих вопросов посвящена настоящая работа. Целью работы явилось изучение структуры азотсодержащих радиационных дефектов и мехпримесного взаимодействия в ионно-легированных алмазах. В качестве тестовой ионно-имплантированной примеси был выбран гелий. Гелий является оптически активным в алмазе, чт является следствием его химической активности в плотно кристаллической решетке. Таким образом, при постановке задач исследования можно было надеяться, что, изучая поведени гелийсодерхащих и азотсодержащих центров в ионно-имплантированно алмазе, удастся получить новую информацию о процесса комплексе-образовании с участием примесных атомов.
Научцая новизна . полученных в диссертационной работе результатов состоит в следующем:
впервые получены сведени» о взаимодействии азота важнейшей примеси в алмазе и атомов благородного газа, введенных в алмаз ионной имплантацией;
- получены новые данные по атомной и электронной структуре
сновных люминесцептно активных азотсодержащих центров 575 нм, ИЗ
N3 в алмазе с привлечением расчетов методом молекулярных
рбиталей; .
- впервые показано, что путем имплантации атомов благородных
азов d приповеркностных слоях алмаза можно получать устойчивую
ланарную деформацию;
обосновано поведение изолированной вакансии а алмазе как кцепторного центра.
Практическая значимость
Установление акцепторных свойств вакансии в алмазе является іжним практическим результатом работы, позволяющим эогнозироиать полупроводниковые свойства сильно облученных імазов.
Значимым практическим результатом является также установление гсутствия влияния примеси азота на энергию связи атомов гелия с гшеткой алмаза. Этот результат будет использован при эрмировании оптически активных слоев алмаза, активированных томами благородных газов.
Установление атомной и электронной структуры азотсодержащих :нтров 575 нм, Ці и N3 является также существенным практически іачнмии результатом, поскольку именно эти центры рассматриваются настоящее время главными кандидатами на роль эффективных ітических активаторов алмаза и красной, зеленой и голубой >ласти.
Положения, выносимые на защиту;
1. Особенности взаимодействия атомов гелия с примесью азота в ионно-имнлантированних алмазах.
2. Особенности атомной и электронной структуры азотсодержащих центров 575 мм, НЗ, N3 и центра GR1 в алмазе.
Апробация работы:
Результаты работы докладывались на международной конференции Европейского материаловедческого общества (Страсбург, 1990 г.) М на научных семинарах Белгосуннверситета. Основные результаты опубликованы в двух научных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов и списка цитируемой литературы. Она изложена на 126 страницах, включает 45 рисунков и 1 таблицу.
