УДК 621.315; 539. 2 АРЗУМАНЯН Г.В., КОЛПАЧЕВ А.Б.

ЭЛЕКТРОННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
КРЕМНИЯ, СОДЕРЖАЩЕГО
АТОМ ЗАМЕЩЕНИЯ НИКЕЛЯ И БОРА

347928, г. Таганрог, ГСП-17А, пер. Некрасовский, 44, ТРТУ,
кафедра физики, тел.: (8634) 37-16-63;
E-mail:physics@egf.tsure.ru

В настоящей работе, являющейся продолжением работы [1],
приведены результаты расчетов локальных изменений электронного
энергетического
строения
кремния,
содержащего
дефектный
комплекс: атом замещения никеля - атом замещения бора (SINIB
центр). Было рассмотрено два типа таких дефектов, отличающихся
расположением атомов примеси в кристаллической решетке кремния.
В SINIВ1 центре в позиции (0,0; 0,0; 0,0) расположен атом замещения
никеля, а в (0,25; 0,25; 0,25) - атом замещения бора, в SINIВ2 центре в
позиции (0,0; 0,0; 0,0) расположен атом замещения никеля, а в (0,5; 0,5;
0,0) атом замещения бора.
Предполагалось,
что
кристаллическая
решетка
кремния
вследствие наличия в нем SINIВ1 центра не искажается, но при этом
учитывалось, что атомы кремния вблизи SINIВ центров не
эквивалентны из-за различия атомарного состава ближайшего
окружения. В рассматриваемых моделях атомы кремния удаленные на
расстоянии ≥ 2,5а (а - постоянная решетки кремния) (Si(0)) от SINIВ
центров, считались эквивалентными по своим электрофизическим
свойствам атомам в бездефектном кристалле.
При расчетах локальных парциальных плотностей электронных
состояний (ПЭС) учитывалось, что атомам кремния, имеющим
различное окружение (атом никеля или бора) соответствуют
различные матрицы рассеяния. Такие рассеивающие центры в
дальнейшем именуются Si(1)-Si(6). Для расчета локальных
парциальных ПЭС атомов Si(1)-Si(6), бора и никеля учитывалось
рассеяние электронной волны на кластере их 87 атомов-
рассеивателей, в центре которого находится атом определенного типа.
Для атомов Si(0) учитывалось рассеяние электронной волны на
кластере из 281 атома. При расчетах ПЭС у всех типов атомов кремния
и атома замещения бора учитывались электронные состояния s- и p-
симметрии, а у атома замещения никеля - s-, p- и d- симметрии.
Полученные результаты расчетов ПЭС атомов Si(i), никеля и бора

сравнивались с результатами расчетов ПЭС полученных для Si(0).
В табл. 1 приведены расстояния от различаемых рассеивающих
центров (R) до атомов замещения никеля и бора в SINIВ1 центре.
Здесь же приведены энергетические положения дополнительных
энергетических уровней Et, связанных с SINIB1 центром в области
значений энергий соответствующих запрещенной зоне Si(0). В скобках
указана симметрия соответствующего электронного состояния.
Значения Et приведены относительно потолка валентной зоны (Ev) с
точностью 0,005 эВ. Значком * обозначены уровни с низкой ПЭС.

В SINIB2 центре




Табл. 1
атомами Si(1) считались
R Ni, B
Et,
атомы
кремния,
а
а
эВ
удаленные на расстояние
1.
Ni 0.000 0.433
Ev + 1,071(p)
0,43а от никеля и 0,83а
Ev + 0,602(d)
от бора; Si(2) - 0,43а от
Ev + 1,061(d)
никеля и 0,43а от бора;
2.
B 0.433 0.000 Ev + 0,592(p)*
Si(3) - 0,7а от никеля и
3.
Si(1) 0.433 0.707 Ev + 0,571(p)*
1,0а от бора; Si(4) - 0,7а
4.



Ev + 0,520(s)*
от никеля и 0,7а от бора;
Si(2) 0.707 1.090 Ev + 0,480(p)*
Si(5) - 0,83а от никеля и
Ev + 0,908(p)*
0,43а от бора; Si(6) - 1,0а
5.



E
от никеля и 0,7а от бора.
v + 0,653(s)*
Si(3) 0.707 0.829 E
Результаты
расчетов
v + 1,071(s)*
E
электронного
v + 0,653(p)*
E
энергетического
v + 1,082(p)
6.



E
строения
кремния
v + 0,663(s)*
Si(4) 0.707 0.433 E
содержащего SINIB2

v + 1,061(s)*
E
центр
показали,
что
v + 0,663(p)*
E
данный тип дефекта не
v + 1,082(p)
7.
Si(5) 0.829 0.707 E
создает
глубоких
v + 0,622(p)*
E
энергетических уровней
v + 1,000(p)*
8.
Si(6) 1.090 0.707 E
в
запрещенной
зоне
v + 0,561(s)*
E
кремния.
v + 0,571(p)*

1. Г.В. Арзуманян, А.Б. Колпачев, Н.А. Кракотец, А.Г. Захаров.
Глубокие энергетические уровни в кремнии, обусловленные атомами
никеля. Актуальные проблемы твердотельной электроники и
микроэлектроники. Труды 8-й международной научно-технической
конференции. Таганрог, 2002, -Ч.1. С. 20-23.



Document Outline