WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...

More documents

Recommendations

Info

wynika, że parametry sieci wydzieleń Mn 4 Si 7 są nieznacznie większe niż materiałuobjętościowego Mn 4 Si 7 , co może świadczyć o istnieniu nanonaprężeń na interfejsach,które mogą być odpowiedzialne za ferromagnetyzm. Inną własnością zależnąod rozmiarów i koncentracji wydzieleń jest koncentracja zerwanych wiązań. Jest onaistotna ze względu na możliwe oddziaływanie niesparowanych spinów, odpowiedzialnychza uporządkowanie magnetyczne. Przeprowadzono obliczenia (przedstawione w tabeli 9.1), których celem było oszacowanieśredniej powierzchni interfejsów wydzielenie/matryca w 1 cm 3 (przy założeniu kulistegokształtu wydzieleń) w zależności od wyznaczonych średnich rozmiarów i koncentracjiMn 4 Si 7 . Obliczenia te potwierdzają, że największa średnia powierzchnia interfejsówuzyskiwana jest dla próbek wygrzanych w 870 K, czyli wykazujących najlepsze własnościferromagnetyczne. Wyjątkiem jest próbka Fz-Si:Mn (implantacja do gorącego podłoża)wygrzana w temperaturze 610 K, dla której średnia powierzchnia interfejsów w 1 cm 3 jesttego samego rzędu co dla próbek wygrzanych w 870 K. Jednakże za brakferromagnetyzmu tej próbki prawdopodobnie odpowiada zbyt mały średni rozmiarwydzieleń.Typ próbekSi:MnCz-Si:Mn,T S = 610 KFz-Si:Mn,T S = 610 KŚrednia powierzchniaTemperatura Średni rozmiar Koncentracjainterfejsówwygrzewania [K] wydzieleń [nm] wydzieleń [cm -3 ]Mn 4 Si 7 /Si [cm 2 ]610 14 (±3) 3 (±1) ×10 13 2 (±1) ×10 2870 19 (±3) 2 (±1) ×10 14 2 (±1) ×10 31070 53 (±3) 6 (±1) ×10 12 5 (±1) ×10 2610 9 (±3) 2 (±1) ×10 15 5 (±1) ×10 3870 18 (±3) 4 (±1) ×10 14 4 (±1) ×10 31070 42 (±3) 9 (±1) ×10 12 5 (±1) ×10 2Tabela 9.1. Średnia powierzchnia interfejsów wydzielenie/matryca w 1 cm 3 dla próbek Si:Mn. Ponieważ uporządkowanie ferromagnetyczne jest związane z koncentracją i rozmiaremwydzieleń, stąd dla optymalizacji ferromagnetyzmu istotnym aspektem może byćdobranie odpowiedniej dawki dla implantacji Mn + . Poimplantacyjne naprężenia sieci krystalicznej Si:Mn (opisane w rozdziale 8) utrzymującesię aż do wygrzania próbek w temperaturze T A = 1070 K nie mają znaczącego wpływuna magnetyzm Si:Mn.- 110 -
10. Omówienie badań próbek Si:Mn techniką analizy absorpcyjnych widmrentgenowskich XANES I EXAFSW rozdziale tym omówiono wyniki badań struktury lokalnej wokół atomów manganuw próbkach Si:Mn. Eksperyment wykorzystujący techniki absorpcyjne XANES i EXAFSzostał wykonany, przeanalizowany, a następnie opublikowany w pracach [109-112] przezgrupę dr Anny Wolskiej z Instytutu Fizyki PAN i nie był planowany jako część badańdla niniejszej rozprawy. Jednak otrzymane wyniki są na tyle interesujące, że podjęto decyzję,aby poświęcić rozdział na przestawienie ich oraz zestawienie z wynikami omówionymiw rozdziałach poprzednich.10.1. Techniki XANES I EXAFSRentgenowska spektroskopia absorpcyjna (XAS, „X-ray Absorption Spectroscopy”)jest metodą wykorzystującą oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią[113]. Jednym ze zjawisk, które towarzyszy takiemu oddziaływaniu, jest pochłanianie(absorpcja), w wyniku której wiązka promieniowania X przechodząca przez materiał doznajeosłabienia, opisanego przez współczynnik absorpcji ciągłej µ, który w przybliżeniu wynosi:4ρZµ ≈ (10.1)3AEgdzie: ρ – gęstość materiału; Z – liczba atomowa; A – masa atomowa; E – energiapromieniowania rentgenowskiego. Analiza widm absorpcyjnych polega na badaniu zależnościwspółczynnika absorpcji promieniowania X od energii. Istotnym czynnikiem dla każdegoz widm, jest występowanie tzw. krawędzi absorpcji (K, L, itd.), które odpowiadająrezonansowym wzrostom absorpcji pojawiającym się w wyniku nagłego zwiększeniaprawdopodobieństwa wyrwania elektronu z powłoki atomowej (efekt fotoelektryczny).Ma to miejsce, gdy energia padającego promieniowania równa jest energii wiązania elektronuna danej powłoce (właściwej i różnej dla każdego pierwiastka i poziomu energetycznego).W wyniku tego zjawiska energia fotonu zostaje przekazana elektronowi i następujewyrzucenie uprzednio związanego elektronu poza jego powłokę i staje się on fotoelektronem.Każdy proces absorpcji powoduje wprowadzenie atomu w stan wzbudzenia, który następniepowraca do stanu podstawowego, czemu towarzyszy emisja charakterystycznegopromieniowania rentgenowskiego lub/i emisja elektronów Auger’a. Energia zarówno- 111 -
Page 1:
INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII N
Page 7 and 8:
1. Wprowadzenie do tematyki badań
Page 10 and 11:
zastosowanego w procesie poimplanta
Page 12 and 13:
2. Preparatyka, obróbka oraz proce
Page 14 and 15:
0∫R = S(E)dE(2.1)pE0gdzie: S - zd
Page 16 and 17:
∂cJ = −D(2.2)∂xgdzie: D - wsp
Page 18 and 19:
yć wygięcie bloku krystalicznego,
Page 20:
Stosowany w naszym eksperymencie uk
Page 24 and 25:
natomiast drugi, w pozycji 53,58°,
Page 26 and 27:
i 1270 K pojawiają się dodatkowe
Page 28 and 29:
Rys. 3.8. Dyfraktogramy próbek Cz-
Page 30 and 31:
z odpowiadającymi im krzywymi dla
Page 32 and 33:
Fz-Si:Mn (T S = 610 K), po wygrzani
Page 34 and 35:
3.4.1. Parametry sieci wydzieleń M
Page 36 and 37:
zastosowanego ciśnienia hydrostaty
Page 38 and 39:
4. Badania próbek Si:Mn z zastosow
Page 40 and 41:
to ilość wystarczająca dla uzysk
Page 42 and 43:
4.2.2. Wpływ temperatury wygrzewan
Page 44 and 45:
Rys. 4.5. Profile głębokościowe
Page 46 and 47:
Rys. 4.7. Profile głębokościowe
Page 48 and 49:
Profile głębokościowe Mn dla pr
Page 50 and 51:
5. Badanie struktury defektowej Si:
Page 52 and 53:
W praktyce dużo wygodniejsze jest
Page 54 and 55:
Dyfraktometr Philips MRD wyposażon
Page 56 and 57:
zachodzi zjawisko dyfrakcji, można
Page 58 and 59:
dyfrakcyjnej. Pomiar krzywej odbić
Page 60 and 61: Rys. 5.9. Schemat mapowania węzła
Page 62 and 63: Występowanie defektów punktowych
Page 64 and 65: temperatury, a także ciśnienia. R
Page 66 and 67: Rys. 5.12. Mapy węzła 004 sieci o
Page 68 and 69: w płaszczyznach {110} dość dobrz
Page 74 and 75: Wykonane symulacje numeryczne map w
Page 76 and 77: Rys. 6.1. Ogólny schemat budowy tr
Page 78 and 79: próbkom wygrzewanym w ciśnieniu p
Page 80 and 81: o wielkości do kilkudziesięciu nm
Page 82 and 83: (a) (b) (c)Rys. 6.5. Zdjęcia TEM d
Page 84 and 85: → →Π (m, n) - bezwymiarowy czy
Page 86 and 87: Zmienna C jest tzw. „siłą” de
Page 88 and 89: Wilsona był obecny. Zatem podjęto
Page 90 and 91: Obliczone i przedstawione w tabeli
Page 92 and 93: propagacji promieniowania rentgenow
Page 94 and 95: Si:Mn, pokazano, że dla próbek ni
Page 96 and 97: Rys. 8.1. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
Page 98 and 99: Rys. 8.4. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
Page 100 and 101: Rys. 8.5. Dyfraktogram I(2θ/ω) wo
Page 102 and 103: na to, że przyczyną takiego stanu
Page 104 and 105: 9.2. Wyniki pomiarów magnetycznych
Page 106 and 107: Rys. 9.3. Krzywe namagnesowania (zn
Page 108 and 109: Rys. 9.4. Krzywe namagnesowania (be
Page 112 and 113: emitowanego promieniowania charakte
Page 114 and 115: Ważną obserwacją okazało się,
Page 116 and 117: którym określono liczbę, rodzaj
Page 118 and 119: Badanie rentgenowskiego rozpraszani
Page 120 and 121: Literatura[1] T. Dietl, Postępy Fi
Page 122 and 123: [38] J. Bak-Misiuk, P. Romanowski,
Page 124 and 125: [73] M. A. Krivoglaz, „Theory of
Page 126 and 127: [113] M. Klepka, „Wyznaczanie sk
Page 128 and 129: 10. A. Misiuk, A. Barcz, J. Bąk-Mi
Page 130: 27. E. Dynowska, J. Bąk-Misiuk, P.
show all

WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

WpÅyw warunkÃ³w wygrzewania na strukturÄ defektowÄ krzemu ...