Образование бинарных соединений примесных атомов серы и цинка в кремнии

Abstract

Приведены сведения о термодинамических условиях и технологических этапах формирования бинарных элементарных ячеек типа цинк-и-сера (ZnS) в монокристаллическом кремнии с примесными атомами элементов II и VI групп – цинка и серы. Установлены термодинамические условия формирования таких элементарных ячеек в кремнии. Показано, что до образования нанокластеров бинарных соединений атомов цинка и серы эти элементы находятся обособленно или в виде различных соединений. Раскрыты возможности получения на основе кремния новых материалов с уникальными фундаментальными свойствами посредством формирования ячеек и бинарных соединений типа ZnS с управляемой концентрацией. На сканирующем туннельном микроскопе определен элементарный состав бинарных соединений, сформированных в объеме и на поверхности кремния. Анализ результатов показал, что в кристалле кремния формируются бинарные соединения типа ZnS с новыми электро-физическими параметрами.

The paper presents the information on thermodynamic conditions and describes process stages required in order to form binary zinc-and-sulfur (ZnS) elementary cells in single-crystalline silicon while doping it with impurity atoms of group II and VI elements, i.e., zinc and sulfur, respectively. The thermodynamic conditions that ensure shaping of such elementary cells in silicon have been established. It has also been revealed that before binary compound (consisting of zinc and sulfur atoms) nanoclusters, those chemical elements may have been present in the silicon matrix in the form of separately located atoms or various naturаl compounds. It is supposed that it might be possible to engineer previously-unknown silicon-based materials with unique fundamental properties by applying the technique of assembling elementary cells and binary compounds of the ZnS type with pre-set concentrations. Using a scanning tunneling microscope, it was possible to determine the elemental composition of binary compounds that were formed in the matrix and on the surface of a silicon sample. An analysis of the results of the above experiments showed that binary compounds of the ZnS type are possibly formed in the Si crystalline sample characterized by new electrophysical parameters.