Поведение доноров фосфора в объемных монокристаллических моноизотопных сплавах -=SUP=-28-=/SUP=-Si-=SUB=-1-x-=/SUB=--=SUP=-72-=/SUP=-Ge-=SUB=-x-=/SUB=-

Abstract

Изучалось поведение доноров фосфора в объемных монокристаллических моноизотопных сплавах Si1-xGex, (x=0.0039-0.05), обогащенных бесспиновыми изотопами 28Si (99.998%) и 72Ge (99.984%) методом электронного спинового резонанса. Исследовалась сверхтонкая структура спектра донорного электрона, дающая информацию о плотности волновой функции донора в основном состоянии на ядре 31P (I=1/2), а также температурные зависимости скорости спиновой релаксации (T=3.5-30 K), позволившие сделать анализ механизма релаксации продольной компоненты T1 и величину долинно-орбитального расщепления состояния донора. Интерес к данным исследованиям вызван еще тем, что сплав Si1-xGex, обогащенный бесспиновыми изотопами (28SiisoGe, iso=70, 72, 74, 76), является мало изученным материалом по сравнению с 28Si. Нерегулярное расположение атомов германия в решетке твердого раствора SiGe и создаваемые ими локальные искажения могут нивелировать изотопические эффекты при изотопном обогащении. Однако, несмотря на уширение линий электронного спинового резонанса донорных электронов за счет случайных деформаций, создаваемых растворенными атомами германия в кремнии, в изотопно-чистых монокристаллах Si1-xGex при x=0.39, 1.2, 2.9 ат% наблюдались более узкие линии спектров электронного спинового резонанса по сравнению с аналогичными кристаллами с природной композицией изотопов кремния и германия. Ключевые слова: мелкие доноры, моноизотопные кремний-германий, бесспиновые изотопы, сверхтонкое расщепление, электронный спиновый резонанс, долинно-орбитальное расщепление, электронные состояния, электронная плотность, скорости спиновой релаксации, локальные искажения.