СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ПРИРОДА ФЕРРОМАГНЕТИЗМА ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ В КРЕМНИИ, ИМПЛАНТИРОВАННОМ МАРГАНЦЕМ
Орлов А.Ф., Грановский А.Б., Балагуров Л.А., Кулеманов И.В., Пархоменко Ю.Н., Перов Н.С., Ганьшина Е.А., Бублик В.Т., Щербачев К.Д., Картавых А.В., Вдовин В.И., Сапелкин А., Агафонов Ю.А., Зиненко В.И., Рогалев А., Смехова А.

Received: April 13, 2009

PACS: 61.72.uf, 72.80.Cw, 75.50.Pp

DJVU (126.5K)

PDF (464.2K)

Представлены результаты исследования структуры, электрических и магнитных характеристик имплантированного марганцем кремния, проявляющего ферромагнитное упорядочение при комнатной температуре. В качестве исходных материалов для имплантации ионов марганца с дозой до 5• 10¹⁶ см^-2 использовались пластины монокристаллического кремния n- и p-типа c высоким и низким электросопротивлением. После имплантации и последующего вакуумного отжига материалы исследовались различными методами. Установлено, что примесь марганца проявляет электроактивность и входит в кристаллическую решетку кремния в положениях внедрения только в количестве нескольких процентов от общего содержания марганца. Основная часть марганца находится в наноразмерных включениях Mn₁₅ Si₂₆ в матрице кремния. Обнаружено отсутствие регулярной зависимости намагниченности от удельного электросопротивления, типа проводимости кремния и типа имплантируемой примеси. Намагниченность материала слабо возрастает в результате кратковременного постимплантационного вакуумного отжига и полностью исчезает после длительного отжига при 1000 в течение 5 ч. Обнаружено, что примесь марганца в кремнии не несет какого-либо значимого магнитного момента при комнатной температуре. Полученные результаты указывают, что источником ферромагнетизма кремния при комнатной температуре является не примесь марганца, а скорее дефекты кристаллической решетки кремния, возникшие в процессе имплантации.