Oxygen in Silicon Single Crystals

дэ<рф
2,001


1,398


1,995


1,992


90 60 30 0 30 60 90
в, град.


Рис. 79. Угловые зависимости резонансных полей при вращении Н₀ в кристаллогра­фических плоскостях: a - (100); б - (110) (точки - эксперимент; сплошные линии (для Si -2 К) и пунктирные (для Si -ЗК) - теория; 1-6 - нумерация кривых для центров Si -2К, локализованных на дислокационных диполях с различными ориентациями их осей [118]


Характеристики СР центров Si -2K, -ЗК отличаются рядом аномаль­ных свойств. В обычных условиях наблюдения ЭПР, когда образцы (размером 2 х 2 х 10 мм³) помещались в пучность Н₁ - компонента СВЧ поля цилиндрического резонатора типа Н₀₁₁ , форма и интенсивность линий СР этих центров зависят от ориентации образца по отношению Н₀ (по этой причине на некоторых теоретических кривых рис. 79 нане­сено мало экспериментальных точек).
При смещении образца в пучность Е₁ компонента СВЧ-поля интен­сивность линий СР центров Si -2К, -ЗК возрастает, в то время как ин­тенсивность обычного спектра ЭПР центров ТД-II, имеющихся в этих образцах, резко падает из-за уменьшения Н₁. Интенсивность и форма линий СР этих центров обнаруживают зависимость от ориентации Е₁.
Интенсивность низкополевой части спектра при E₁II[110], H₀II[100] почти на порядок превышает ее интенсивность при E₁IIH₀II[100].
При вращении Н₀ в плоскости (110) интенсивность линий 1 и 2 (рис. 79) центров Si -2К всегда ниже, чем у других линий спектров. При малых Р_СВЧ < 10^-6 Вт амплитуда линий спектра в целом возрастает с ростом Е₁ по закону, близкому к линейному, а при Р_свч $ 10^-4 Вт спек­тры центров Si -2K, -ЗК насыщаются. Особенность наблюдаемого спектра - даже при предельно малых Р_свч $ 10^-7!10^-8 Вт форма его ли­ний поглощения имеет вид искаженной дисперсионной кривой и изме­няется в зависимости от ориентации Н₀, Е₁. В [118] подтверждено, что указанные особенности спектров от центров Si -2К, -ЗК, -4к не связа­ны с релаксационными эффектами прохождения.





177

Центр	91	92	9з	1	2	3
1 00	1.9982	2.0014	1.9980	(ж' ^-W' °)	(»*>	(- S- Я
1 со	1.9994	2.0018	1 .9920	(J- ■ ^-i'^0		(- nr-- тИ
4 1 00	1 .9962	2.0002	1 .9920	^l' 0,1, 0 ^	(зит)	but)

Примечание. n₂ = 0.924; n’₂ = 0.946; n₃ = 0.383; n’₃ = 0.326.


Направляющие косинусы даны в осях X₀II [100], Y₀II [010], Z₀II [001]. Эти направления главных осей совпадают с направлениями осей дис­локационных диполей, определенных в [197]. Все центры имеют ло­кальную симметрию C_s. Параметры центров Si -2К в пределах ошибки эксперимента совпадают с параметрами одного из центров работы

113. 
     , тогда как параметры центра Si -ЗК отличаются от второго центра в [114].
     

1 78

Полученные направления главных осей g-тензора центров Si -2К совпадают с направлениями оси дислокации l II {110}, вектора d 1 l лежащего в плоскости дислокационного диполя, и нормали к этой плоскости hII[113]. Такие дислокационные диполи, состоящие из двух 60°-х частичных дислокаций с антипараллельными векторами Бюргер- са, были обнаружены в [197] с помощью электронной микроскопии в образцах кремния, прошедших такую же термическую обработку. Одна из главных осей g-тензоров центров Si -2К и Si -Зк имеет направле­ние, близкое к кристаллографическому [113], но угол между второй осью и направлением [001] для центров Si -2К равен 23°, а для центров Si -ЗК 19°. Наличие центров Si -ЗК характеризует тенденцию к поворо­ту плоскости дислокационного диполя от (113) к плоскости (001), что отмечалось в [197].

Одновременно с 60°-ми в образцах кремния присутствуют и 90°-е дислокации, которые образуют диполи с плоскостью (001). Ожидаемые от центров Si -4К (см. табл. 11), расположенных на таких диполях, спектральные линии в плоскости (110) должны совпадать с линиями 3, 4, 5 рис. 79. Возможно на их присутствие указывает большая интенсив­ность этих линий. В то же время в плоскости (001) эти центры должны давать 2 линии с угловой зависимостью g = 1.9962 ± 0.0042 • sin20 и одну линию, не зависящую от ориентации H₀, с д_рез = 1.9962. В [118] не наблюдали первую пару линий, но в ее существовании можно убе­диться с помощью рис. З работы [114], где при 0 = 45° имеются точки с д_рез = 2.004 и д_рез = 1.9920, не идентифицированные авторами [114].
Зависимость интенсивностей сигналов СР центров Si -2К, -ЗК от величины и направления E-; и характер их насыщения указывают на то, что спектр обусловлен ицдуцированными электрическим полем пере­ходами между спиновыми подуровнями локальных центров, т. е. элек- тродипольным спиновым резонансом (ЭДСР) [276]. Величина спина (s = 1/2) и близость g-компонент к 2 свидетельствует в пользу того, что ЭДСР происходит на электронном центре.
Развитая в [118] теория ЭДСР для описания нового класса центров дислокационной природы, образующихся в недеформированном тер­мообработанном кремнии, позволила адекватно описать эксперимен­тальные факты, полученные для центров Si -2К, -ЗК, -4К: форму на­блюдаемых линий СР, угловые зависимости интенсивности линий J, зависимость J от величины £₁-компонента СВЧ-поля (рис. 80 и 81).
Предположив, что центры Si -2K, -ЗК, -4К образуются у дислока­ционных диполей, сопутствующих стержнеподобным дефектам, можно объяснить и существование при наличии этих центров СВЧ- проводимости, подобно модельным представлениям о проводимости по дислокациям в пластически деформированном материале [277, 278]. Вследствие того, что дислокационные диполи включены неболь­шими проводящими сегментами в слабопроводящую при низких тем­пературах матрицу кристалла, на постоянном токе проводимость таких образцов низкая.


1 79




Рис. 80. Зависимость интенсивностей линий
ЭДСР центров Si -2K от ориентации Е₁ при
H₀II[100]; сплошные линии - теория; точки -
эксперимент: 1 - линии 1; 2; 5 (см. рис. 79);

2.