Wpływ warunków wygrzewania na strukturę defektowÄ krzemu ...

10.2. Analiza widm absorpcyjnych próbek Si:MnZarówno badania XANES jak i EXAFS przeprowadzone zostały na stacji pomiarowejA1 (później także na stacji E4 [112]) w laboratorium HASYLAB/DESY w Hamburgu,z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego. Pomiary wykonano na krawędzi Kmanganu (energia E = 6,539 keV) w temperaturze ciekłego azotu (dla zminimalizowaniaefektów związanych z drganiami termicznymi) i przy użyciu detektora fluorescencyjnego.Przy opracowywaniu wyników XANES korzystano z oprogramowania FEFF 8.2/8.4,za pomocą którego, z metod „ab initio” („z pierwszych zasad”) obliczono teoretyczne krzyweabsorpcji dla zadanego klastera atomów [114,115]. We wszystkich obliczeniach używanoklasterów o promieniu 10 Å. Analiza wyników EXAFS wykonana została przy pomocyprogramów Artemis i Athena, które są częścią pakietu IFEFFIT [116,117].Obliczenie widm teoretycznych dla rozmaitych modeli (np. Mn ulokowanyw pozycjach węzłowych sieci Si, czy też różne związki MnSi) a następnie porównanie ichz widmami otrzymanymi doświadczalnie pozwoliło na eliminację najmniej prawdopodobnychkonfiguracji i ustalenie tej najbardziej prawdopodobnej dla lokalnej struktury wokół atomówmanganu. W obliczeniach numerycznych EXAFS rozważana była wyłącznie pierwsza strefakoordynacyjna, natomiast w przypadku XANES, inne strefy także były brane pod uwagęw obliczeniach.Pierwsze badania EXAFS i XANES obejmowały próbki „as-implanted”: Cz-Si:Mn(T S = 340 K) i Fz-Si:Mn (T S = 610 K) i pozwoliły wykluczyć istnienie wydzieleń tlenowych,metalicznych oraz wykazały, że obie próbki nie posiadają struktury o dalekimuporządkowaniu, ponieważ w otrzymanych widmach eksperymentalnych EXAFS widocznajest tylko pierwsza strefa koordynacyjna [109,110]. Eksperyment wykazał, że w wynikuimplantacji atomy manganu nie lokują się w matrycy krzemowej, ale zaczynają formować sięw wydzielenia MnSi z zawartością atomów manganu niższą niż krzemu [109,110].Opisane dalej obliczenia przeprowadzone były w porównaniu ze wzorcemkrystalicznego związku MnSi, którego pierwsza strefa koordynacyjna posiada czterypodstrefy [110]. Pierwsza podstrefa posiada jeden atom Si w odległości 2,31 Å od atomucentralnego Mn, druga – trzy atomy Si w odległości 2,40 Å, trzecia – trzy atomy Siw odległości 2,54 Å, oraz czwarta – sześć atomów Mn w odległości 2,80 Å.W przypadku niewygrzanej próbki Fz-Si implantowanej Mn + do gorącego podłożapomiary i dopasowania wykazały, że w pierwszej podstrefie, w odległości 2,45 Å znajduje sięśrednio 4,7 atomów Si, natomiast w drugiej podstrefie – 1,9 atomów Si w odległości 2,59 Å.- 113 -