D. A. Vakhabov, A. S. Zakirov, Kh. T. Igamberdyev, A. T. Mamadalimov, K. Makhmudov, T. A. Usmanov, Sh. O. Tursunov, Kh. S. Yuldashev, “Low-frequency dielectric relaxation in gold-doped $\mathrm{Si}$”, Fizika Tverdogo Tela, 32:1 (1990), 264–266

(1)

Math-Net.Ru

All Russian mathematical portal

D. A. Vakhabov, A. S. Zakirov, Kh. T. Igamberdyev, A. T. Mamadalimov, K. Makhmudov, T. A. Usmanov, Sh. O. Tursunov, Kh. S. Yuldashev, Low-frequency dielectric relaxation in gold-doped Si , Fizika Tverdogo Tela, 1990, Volume 32, Issue 1, 264–

266

Use of the all-Russian mathematical portal Math-Net.Ru implies that you have read and agreed to these terms of use

http://www.mathnet.ru/eng/agreement Download details:

IP: 118.70.116.132

November 6, 2022, 22:05:58

(2)

1990 ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА Том 32, в. 1 1990 SOLID STATE PHYSICS Vol 32, Nl

К Р А Т К И Е С О О Б Щ Е Н И Я

УДИ 536.311.33

О 1990

НИЗКОЧАСТОТНАЯ Д И Э Л Е К Т Р И Ч Е С К А Я Р Е Л А К С А Ц И Я В К Р Е М Н И И , ЛЕГИРОВАННОМ ЗОЛОТОМ

Д. А. Вахабов, А. С. Закиров, X . Т. Игамбердыев, А. Т. Мамадалимов, К. Махмудов, Т. А. Усманов,

Ш.О. Турсунов, X. С. Юлдашев

Н а б л ю д а е м ы е э к с п е р и м е н т а л ь н ы е особенности т е м п е р а т у р н ы х зави

симостей т е п л о ф и з и ч е с к и х свойств к р е м н и я , л е г и р о в а н н о г о примесными атомами с г л у б о к и м и энергетическими у р о в н я м и , н а х о д я т объяснение в модели п е р е с т р о й к и примесных ц е н т р о в в р е з у л ь т а т е и з м е н е н и я их з а р я д о в о г о с о с т о я н и я [^{1 _ 3}] . Ц е л ь ю д а н н о й р а б о т ы я в и л о с ь исследование д и э л е к т р и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к г л у б о к и х п р и м е с н ы х ц е н т р о в в кремнии на системе к р е м н и й — з о л о т о , где р а н е е б ы л и о б н а р у ж е н ы аномалии термодинамических свойств.

И с п о л ь з о в а н ы исходные м о н о к р и с т а л л ы к р е м н и я тг-типа. Технология диффузионного л е г и р о в а н и я к р е м н и я и к о н т р о л ь п а р а м е т р о в легирован

ных образцов подробно приведены в [³] . Д и э л е к т р и ч е с к и е характери

стики — тангенс у г л а д и э л е к т р и ч е с к и х п о т е р ь t g В и з м е р я л и с ь по стан

дартной методике [⁴] в д и а п а з о н е частот 5 0 0 — 5 0 0 0 Г ц в и н т е р в а л е тем

ператур 77—300 К .

1. Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е р е з у л ь т а т ы

Н а р и с . 1, 2 п р е д с т а в л е н ы типичные т е м п е р а т у р н ы е зависимости tg о, на к о т о р ы х н а б л ю д а е т с я м а к с и м у м , п р и у в е л и ч е н и и частоты при

л о ж е н н о г о п о л я с м е щ а ю щ и й с я в с т о р о н у более в ы с о к и х температур, что у к а з ы в а е т н а р е л а к с а ц и о н н ы й х а р а к т е р д а н н о г о п р о ц е с с а . Получен

ные к р и в ы е о п и с ы в а ю т с я в дебаевской модели с л е д у ю щ и м и зависимостями:

т (Т) = х⁰ exp {-E/kT)^t Е = ]ц ( о ц / и О Д ! / ^ - 1/Г^а),

где т (Г) — в р е м я р е л а к с а ц и и процесса; Е — э н е р г и я а к т и в а ц и и ; а)^1У ш² — частоты, н а к о т о р ы х м а к с и м у м t g 8 н а б л ю д а е т с я п р и температурах Т^г и Т². О п р е д е л е н н а я по частотному с д в и г у м а к с и м у м о в н а зависимости t g 8 э н е р г и я а к т и в а ц и и Е о к а з а л а с ь р а в н о й 0.55 э В . И с с л е д о в а н и я ди

э л е к т р и ч е с к о й р е л а к с а ц и и в зависимости от о р и е н т а ц и и о б р а з ц а в кри

с т а л л о г р а ф и ч е с к и х н а п р а в л е н и я х <(111)>, <(100> п о к а з а л и , что величина м а к с и м у м а t g 8 в з н а ч и т е л ь н о й степени з а в и с е л а от п о с л е д н е г о . Исполь

з у я соотношения, приведенные в [⁵] ,

o>z⁰exp(-E/kT) = z^c/e^g, »т = (^e, /^e, )¹/ . , tJz^p = ZJZ^B„

где е^с и — статические и высокочастотные д и э л е к т р и ч е с к и е проницае

мости, Z^ET и Z^{B T} — в е л и ч и н ы импедансов н а н и з к о - и высокотемператур

ной сторонах м а к с и м у м а t g 8 , мы в ы ч и с л и л и х а р а к т е р н ы е времена ре

л а к с а ц и й -с, т⁰ и и х с о о т н о ш е н и я , которые р а в н ы

т<1п>/^т<юо>^{= T}o<iu>/^To<ioo> ~

(3)

Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е зависимости t g Ь у с т о й ч и в ы , п о в т о р я л и с ь к а к п р и о х л а ж д е н и и , т а к и н а г р е в а н и и в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р 77—300 К . Н а блюдаемые э ф ф е к т ы отсутствовали п р и замене л е г и р о в а н н ы х о б р а з ц о в на и с х о д н ы е к р и с т а л л ы , а т а к ж е п р и замене о б р а з ц о в , п р о ш е д ш и х в ы с о к о т е м п е р а т у р н у ю о б р а б о т к у п р и соответствующих у с л о в и я х д и ф ф у з и и , но без и с т о ч н и к а п р и м е с и з о л о т а . Н е т н и к а к и х а н о м а л и й и п р и подсветке образцов белым д е п о л я р и з о в а н н ы м светом.

В ы ш е и з л о ж е н н о е свидетельствует о том, что наблюдаемые р е л а к с а ционные п р о ц е с с ы о б у с л о в л е н ы именно примесными ц е н т р а м и золота в к р е м н и и .

2 . В о з м о ж н ы е ф и з и ч е с к и е м е х а н и з м ы д и э л е к т р и ч е с к о й р е л а к с а ц и и

О б щ е и з в е с т н о [^{6 > 7}] , что примесные ц е н т р ы золота в кремнии создают в з а п р е щ е н н о й зоне д в а у р о в н я — а к ц е п т о р н ы й (Е^с —0.51-4-0.55 э В ) , соответствующий ц е н т р у А и " в у з л е р е ш е т к и , и донорный {Е⁰ + 0 . 3 5 э В ) ,

Р и с 1. Температурные зависимости угла Рис. 2. Частотная зависимость тем- диэлектрических потерь в кремнии с примесью пературного положения максимума

золота п р и частоте 1 кГц. кривых tg 5 для кремния с примесью 1 ~ Si<Au>, ориентация <100>; 2 — Sl<Au>, ори- золота,

ентация <Ш>.

к о т о р ы й п р и н а д л е ж и т н е ц е н т р а л ь н о м у м е ж д о у з е л ь н о м у атому з о л о т а ( А и ° + 7 , где 7 — в а к а н с и я ) , причем отмечена н е в з а и м о с в я з а н н о с т ь этих у р о в н е й . Д а н н ы й ц е н т р з о л о т а в к р е м н и и п р е д с т а в л я е т собой т у н н е л ь н у ю с и с т е м у у з е л — м е ж д о у з л и е [*]. П р и н и з к и х т е м п е р а т у р а х Т < Г , ( у — т е м п е р а т у р а м а к с и м у м а t g S ) р е а л и з у е т с я т у н н е л ь н а я система и з центров Аи~ и AvP+V. П р и Т > Т^с в р е з у л ь т а т е термической п е р е з а р я д к и (изменения з а р я д о в о г о с о с т о я н и я ) п р и м е с н ы х центров р е а л и з у ю т с я т у н н е л ь н ы е системы: в у з л е А и " — основное состояние, A u⁺+ F и А и ° + + 7 — в о з б у ж д е н н ы е с о с т о я н и я , в м е ж д о у з л и и А и ° + 7 — основное с о с т о я н и е , А и⁺+ 7 и А и " — в о з б у ж д е н н ы е с о с т о я н и я . В р е з у л ь т а т е м о ж н о н а б л ю д а т ь д в а т у н н е л ь н ы х перехода [*]

A uo + у A n - , Au+ + V Au° + V . (1), (2) К а к о т м е ч а л о с ь в [*], в п р е д л о ж е н н о й м о д е л и и м е ю т с я быстрые и м е д л е н ные п е р е х о д ы п р и и з м е н е н и и з а р я д о в о г о с о с т о я н и я примесного ц е н т р а . Р е а к ц и я (1) х а р а к т е р и з у е т с я д о л г о в р е м е н н ы м и и з м е н е н и я м и с т а ц и о н а р -

(4)

н ы х з н а ч е н и й ф и з и ч е с к и х свойств, н а п р и м е р , т е п л о е м к о с т и [³] , у^{С Т £ ь} н а в л и в а ю щ и х с я вследствие быстрых д и п о л ь н ы х п е р е х о д о в (2), наблю

д а е м ы х , в частности, в д и э л е к т р и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к а х . Достаточно качественное с о г л а с и е т е м п е р а т у р т е р м и ч е с к о й и о н и з а ц и и и диэлектри

ческой р е л а к с а ц и и дает н а м основание с ч и т а т ь , что о б н а р у ж е н н ы е про

цессы о б у с л о в л е н ы именно в ы ш е и з л о ж е н н ы м и ф и з и ч е с к и м и механиз

м а м и .

П о п о в о д у н а б л ю д а е м о й а н и з о т р о п и и д и э л е к т р и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к , м о ж н о с к а з а т ь следующее. Под действием п е р е м е н н о г о электрического п о л я в о з м о ж н ы быстрые д и п о л ь н ы е п е р е х о д ы п о р а з н ы м к р и с т а л л о г р а фическим н а п р а в л е н и я м , р а з л и ч а ю щ и м с я в р е м е н а м и переходов или соответственно в р е м е н а м и р е л а к с а ц и й *

С п и с о к л и т е р а т у р ы

[1] Игамбердыев X. Т., Мамадалимов А. Т., Махмудов К . и д р . / / ФТТ. 1988. Т. 30

№ 4. С. 1 2 0 5 - 1 2 0 7 .

[2] Вахабов Д . А., Закиров А. С , Игамбердыев X . Т. и д р . / / ФТТ. 1986. Т. 28. № 6.

С 1918 1920.

[3] Вахабов Д . А.', Закиров А. С , Игамбердыев X . Т. и д р . / / ФТТ. 1988. Т. 30. № 7.

С 1817 -1823

[4] Яковенко А. Г., Шелонин Е . А., Фистуль В. И. / / ФТП. 1983. Т. 17. № 2. С. 3 4 5 - 346.

[5] Тареев Б . М. Физика диэлектрических кристаллов. М.: Энергия. 1982. 320 е.

[б] Lang D . V., Grimmeis Н. G., Meijer E . , Jaros M. / / Phys. R e v . B . 1980. V. 22.

N 7. P . 3 9 1 7 - 3 9 2 6 .

[7] Постников В. С , Капустин В. И., Кириллов В . И. и др. / / ФТТ. 1978. Т. 20.

№ 8. С. 3 5 0 9 - 3 5 1 1 .

[8] Баграев Н. Т., Машков В . А. / / Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 39. № 5. С. 2 1 1 - 2 1 3 . Институт химии и физики полимеров Поступило в Редакцию

АН УзССР 6 июня 1988 г.

Ташкент В окончательной редакции 13 февраля 1989 г.

АНИЗОТРОПИЯ ПЬЕЗОСОПРОТИВЛЕНИЯ C d C r²S e⁴ А. П. Галдикас, С. И. Гребинский, С. В. Мщкявичюс,

Т. Г. Аминов, Л. И. Очертянова

Р а н е е с о о б щ а л о с ь о р е з у л ь т а т а х и з у ч е н и я а н и з о т р о п и и пьезосопро- т и в л е н и я ф е р р о м а г н и т н о г о п о л у п р о в о д н и к а H g C r²S e⁴, п о з в о л и в ш и х вы

я с н и т ь симметрию экстремумов зоны п р о в о д и м о с т и и в а л е н т н о й зоны P I . В н а с т о я щ е й работе аналогичные и с с л е д о в а н и я п р о в е д е н ы д л я моно

к р и с т а л л о в д р у г о й ферромагнитной ш п и н е л и C d C r²S e⁴.

О б р а з ц ы д л я и з м е р е н и й п р е д с т а в л я л и собой о р и е н т и р о в а н н ы е отно

сительно к р и с т а л л о г р а ф и ч е с к и х осей п р я м о у г о л ь н ы е параллелепипеды, в ы р е з а н н ы е и з с о в е р ш е н н ы х м о н о к р и с т а л л о в о к т а э д р и ч е с к о й формы с з е р к а л ь н ы м и г р а н я м и <111)> р а з м е р о м до 3 мм, в ы р а щ е н н ы е методом спонтанной к р и с т а л л и з а ц и и и з р а с т в о р а в р а с п л а в е [²] . Специально н е л е г и р о в а н н ы е о б р а з ц ы были в ы с о к о о м н ы м и р = (1—2)• 1 0⁵ Ом-см и о б л а д а л и дырочной (по з н а к у термоэдс) п р о в о д и м о с т ь ю . О т ж и г в вакууме п р и 650 °С в течение 5 суток п р и в о д и л к и з м е н е н и ю т и п а проводимости н а э л е к т р о н н ы й , п р и этом у д е л ь н о е с о п р о т и в л е н и е о б р а з ц о в изменялось незначительно — р = ( 1 — 3 ) - 1 0⁵ О м - с м . Д л я п о л у ч е н и я н и з к о о м н ы х ( р =

— 0.5—1 Ом-см) о б р а з ц о в / ь т и п а о с у щ е с т в л я л а с ь т е р м о д и ф ф у з и я серебра с последующим г о м о г е н и з и р у ю щ и м о т ж и г о м в в а к у у м е . Концентрация