Модификация электрической и магнитной активности дефектов структуры синтетических алмазов при термобарических и радиационных воздействиях. Подпрограмма «Кристаллические и молекулярные структуры». По заданию 1.29. ГПНИ «Функциональные и машиностроительные материалы, наноматериалы» на 2014 - 2015 гг. : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Н. А. Поклонский

Abstract

Объект исследования - монокристаллы природных и синтетических алмазов, поликристаллические алмазы, выращенные CVD методом, парамагнетизм алмазных материалов и прыжковый перенос электронов. Цель НИР - разработка методов и формулировка рекомендаций по модификации электрической и магнитной активности дефектов структуры синтетических алмазов при термобарических и радиационных воздействиях, исследование влияния термобарического отжига и радиационных воздействий различного вида на эксплуатационные характеристики алмазных терморезисторов. Методы исследования: спектроскопия поглощения и рассеяния света; фо- толюминесценция; электронный спиновый резонанс; измерения электрической проводимости и емкости; компьютерное моделирование. В результате выполнения НИР установлено, что воздействие лазерного излучения на пленки алмазоподобного углерода приводит к образованию включений с sp2-гибридизацией межатомных связей. Показано, что при увеличении энергетической экспозиции лазерного излучения на пленки наблюдается увеличение доли электропроводящих кластеров sp2-гибридизованного углерода в диэлектрической матрице sp3-углерода. Показано, что проведение термобарического отжига синтетических алмазов приводит к подавлению линий люминесценции никель-содержащих центров и существенной перестройке структуры азот-содержащих центров. Облучение алмазных резистивных структур быстрыми электронами (кинетическая энергия электрона 6 МэВ, флюенс 2·10-17 см-2) продемонстрировало: 1) в резисторах со слоем p-типа проводимости, созданным имплантацией бора, почти двукратное уменьшение проводимости, связанное с компенсацией акцепторной примеси (атомов бора) радиационными дефектами; 2) для резисторов, изготовленных с использованием электропроводности по дефектам кристаллической структуры, созданным ионной имплантацией, отличие проводимости исходного и облученного образца приблизительно 2%. В дрейфово-диффузионном приближении разработана модель миграции как одиночных электронов, так и биполяронов посредством прыжков их между неподвижными точечными дефектами одного сорта в трех зарядовых состояниях (-1, 0, +1) при наложении на кристалл алмаза внешнего электрического поля. Показано, что концентрация экранирующих поле подвижных электрических зарядов равна суммарной концентрации одиночных электронов и биполяронов. Результаты НИР внедрены в учебный процесс и используются в курсе лекций «Низкоразмерные системы», читаемом студентам специализации 1-31 04 01-01 06 «Физика полупроводников и диэлектриков» кафедры физики полупроводников и наноэлектроники БГУ.