Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію
Розраховано електронні спектри надкомірки з 64 атомів кремнію, що містить точковий дефект — власний дефект (вакансію та міжвузловий атом), кисень та вуглець в міжвузловому положенні та стані заміщення. Розрахунок проведено методом LMTO. Обговорюються зміни густини електронних станів монокристалів кр...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38685 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію / І.В. Плющай, В.А. Макара, О.І. Плющай // Доп. НАН України. — 2011. — № 9. — С. 82-89. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860216568886067200 |
|---|---|
| author | Плющай, І.В. Макара, В.А. Плющай, О.І. |
| author_facet | Плющай, І.В. Макара, В.А. Плющай, О.І. |
| citation_txt | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію / І.В. Плющай, В.А. Макара, О.І. Плющай // Доп. НАН України. — 2011. — № 9. — С. 82-89. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Розраховано електронні спектри надкомірки з 64 атомів кремнію, що містить точковий дефект — власний дефект (вакансію та міжвузловий атом), кисень та вуглець в міжвузловому положенні та стані заміщення. Розрахунок проведено методом LMTO. Обговорюються зміни густини електронних станів монокристалів кремнію, а також можливість формування магнітних моментів на дефектах. Показано, що частково заповнена домішкова підзона, яка спостерігається для вакансії, атомів кисню та вуглецю в міжвузловому положенні може призводити до формування магнітного моменту. Аналізується зарядовий стан точкових дефектів в монокристалах кремнію.
The electronic spectra of a supercell composed of 64 Si atoms with point defects (vacancy, interstitial atom, oxygen and carbon impurity in the interstitial and substitution positions) are calculated by the linear muffin-tin orbital (LMTO) method. Changes in the density of electronic states, as well as the possible formation of magnetic moments on point defects, are discussed. It is demonstrated that the partially-filled defect band which is observed for a vacancy and O and C atoms in the interstitial position can lead to the formation of a magnetic moment. The charge state of the point defects in Si monocrystals is analyzed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:16:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
9 • 2011
МАТЕРIАЛОЗНАВСТВО
УДК 538.915
© 2011
I. В. Плющай, член-кореспондент НАН України В. А. Макара,
О. I. Плющай
Електронний, зарядовий та магнiтний стани точкових
дефектiв в монокристалах кремнiю
Розраховано електроннi спектри надкомiрки з 64 атомiв кремнiю, що мiстить точко-
вий дефект — власний дефект (вакансiю та мiжвузловий атом), кисень та вуглець
в мiжвузловому положеннi та станi замiщення. Розрахунок проведено методом LMTO.
Обговорюються змiни густини електронних станiв монокристалiв кремнiю, а також
можливiсть формування магнiтних моментiв на дефектах. Показано, що частково за-
повнена домiшкова пiдзона, яка спостерiгається для вакансiї, атомiв кисню та вугле-
цю в мiжвузловому положеннi може призводити до формування магнiтного моменту.
Аналiзується зарядовий стан точкових дефектiв в монокристалах кремнiю.
Власнi дефекти (вакансiї та мiжвузловi атоми), кисень та вуглець є домiнуючими точко-
вими дефектами в монокристалах кремнiю — основи сучасного приладобудування. Саме
це з розвитком обчислювальних методiв та розрахункових можливостей перiодично при-
вертає увагу дослiдникiв до всебiчного вивчення стану (атомного, зарядового, магнiтного,
електронного) таких точкових дефектiв та їх впливу на фiзичнi властивостi кремнiєвих
матерiалiв.
В останнi роки з’являються данi про незвичнi магнiтнi (навiть феромагнiтнi) властивостi
кремнiєвих матерiалiв при вiдсутностi iонiв перехiдних металiв, якi пов’язують з комплек-
сами структурних дефектiв. У роботах [1, 2] зафiксовано феромагнiтний сигнал вiд зразкiв
поруватого кремнiю (аж до температури 570 К) i вперше, наскiльки нам вiдомо, обговорю-
валася можливiсть виникнення магнетизму в системах дефектiв високої густини в кремнiї.
За допомогою електронного парамагнiтного резонансу була зафiксована наявнiсть парамаг-
нiтних центрiв, пов’язаних з обiрваними зв’язками.
Автори роботи [3] спостерiгали феромагнiтну петлю гiстерезису при кiмнатнiй темпера-
турi на монокристалах кремнiю, опромiнених потоком атомiв Si, Ar та нейтронiв. Спецiаль-
ний термiн “квазiферомагнетизм” введений в [3] для феромагнiтної поведiнки sp-матерiалу,
що не мiстить магнiтних iонiв. Спираючись на дослiдження методом електронного парамаг-
нiтного резонансу, автори висувають припущення, що за спостережувану магнiтну петлю
гiстерезису вiдповiдальнi обiрванi зв’язки на дефектах. Перевiрцi цього припущення була
82 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №9
також присвячена робота [4], в якiй рiзними методами дослiджувалися зразки монокрис-
талiчного кремнiю, опромiненi потоком iонiв Si. Для цих зразкiв спостерiгалося магнiтне
впорядкування, яке зникало пiсля вiдпалу зразкiв. Автори пов’язують останнє з рiзким
зменшенням кiлькостi обiрваних зв’язкiв пiсля вiдпалу матерiалу. В роботi [5] показано,
що магнiтна сприйнятливiсть Si при деформацiї змiнює знак та виявляє залежнiсть вiд по-
ля — з’являється феромагнiтний характер поведiнки. В [6] були отриманi нелiнiйнi польовi
залежностi магнiтної сприйнятливостi χ(H) монокристалiв кремнiю при T = 80 К, якi до
того ж корелюють з концентрацiєю кисневмiсних дефектiв. Автори пояснюють таку феро-
магнiтну поведiнку магнiтної сприйнятливостi прямою обмiнною взаємодiєю мiж киснев-
мiсними дефектами в областях так званих мiкрофлуктуацiй концентрацiї кисню з концен-
трацiєю кисневмiсних дефектiв 1018–1021 см−3. Феромагнетизм при кiмнатнiй температурi
спостерiгається також в Si–SiO2 композитних плiвках [7], автори роблять висновок про те,
що феромагнетизм виникає за рахунок прямого обмiну мiж дефектами.
Питання наявностi чи вiдсутностi магнiтних моментiв на точкових дефектах у криста-
лах кремнiю також цiкаве з точки зору нещодавно вiдкритого магнiтопластичного ефекту
на монокристалах Si [8]. Послiдовного пояснення цього ефекту досi не iснує, але деякi до-
слiдники пов’язують вплив магнiтного поля на механiчнi характеристики кристалiв Si саме
через вiдповiднi реакцiї дефектiв, що мають магнiтний момент [8].
Таким чином, на сьогоднi накопичена велика кiлькiсть експериментальних даних про
магнiтнi властивостi кремнiєвих матерiалiв, що мiстять рiзного роду дефекти, але не вста-
новлено, якi саме дефекти можуть призводити до виникнення феромагнiтного сигналу i як
може формуватися магнiтне впорядкування. Саме теоретичному дослiдженню цього пи-
тання i присвячена дана робота.
Зараз вже не викликає подиву наявнiсть феромагнiтних властивостей в sp-матерiалах.
Надiйно встановлено наявнiсть феромагнетизму у фулеренах та графiтових системах [9].
Бiльшiсть дослiдникiв притримується думки, що магнiтнi моменти в sp-структурах створю-
ються за рахунок дефектiв. В однiй з останнiх статей [10] поєднання методу AFM (атомно-
силової мiкроскопiї) та MFM (магнiтно-силової мiкроскопiї) дозволило авторам надiйно до-
вести, що магнетизм формується саме на системах дефектiв, локалiзованих на границях
зерен графiту. У роботi [9] висувається гiпотеза, що феромагнiтнi властивостi графiтових
систем можуть бути поясненi на основi зонного магнетизму. Деякi дефекти графiтових
структур призводять до появи рiзкого асиметричного пiку на рiвнi Фермi. З iншого боку,
наявнiсть у зоннiй структурi плоскої зони на рiвнi Фермi є передумовою для виникнення
зонного магнетизму. Якщо плоска зона напiвзаповнена, то вiдштовхувальна електрон-еле-
ктронна взаємодiя призводить до спiн-поляризованого основного стану. Реалiзацiя такого
стану, з iншого боку, залежить вiд ступеня перекриття сусiднiх локалiзованих орбiталей.
Автори [11] теоретично встановили можливiсть подiбного роду магнетизму також в гекса-
гональних BN площинах з рiзними типами дефектiв.
Оскiльки кремнiєвi матерiали мають багато спiльного з вуглецевими, ми спробували за-
стосувати критерiй можливостi виникнення магнiтного упорядкування на дефектних струк-
турах, запропонований в [9, 11], для аналiзу магнiтного стану точкових дефектiв в кремнiї.
Отже, метою даної роботи було встановити особливостi електронних спектрiв та зарядового
стану точкових дефектiв (власнi дефекти, кисень та вуглець) у монокристалах кремнiю та
проаналiзувати можливiсть виникнення на них локалiзованих магнiтних моментiв.
Для з’ясування електронного стану точкових дефектiв в кремнiї нами розраховано кри-
вi густини електронних станiв надкомiрки кремнiю з 64 атомiв. Домiшки розглядалися
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №9 83
Рис. 1. Енергетична залежнiсть густини електронних станiв: а — кристалiчного Si; б — надкомiрки, що
мiстить вакансiю (усереднена на один атом); в — атомiв Si, що є першими сусiдами вакансiї. Масштаб на
всiх рисунках однаковий, енергiя вiдраховується вiд рiвня Фермi
в двох структурних станах — мiжвузловий у вiдповiднiй порi та у станi замiщення одно-
го атома Si. Вiдповiдна концентрацiя домiшки ∼ 1,5% (1020 см−3). Розрахунок проводив-
ся методом linear muffin-tin orbital (LMTO) [12] за допомогою пакета програм Stuttgart-
TB-LMTO-ASA-program [13]. Енергiю вiдраховували вiд рiвня Фермi.
На рис. 1, б наведено енергетичну залежнiсть густини електронних станiв n(E) надко-
мiрки Si з 64 атомiв, що мiстить вакансiю в розрахунку на один атом. В цiлому отриманий
усереднений спектр вiдповiдає спектру чистого Si (рис. 1, а), що свiдчить про адекватнiсть
розрахунку, оскiльки вилучення одного з 64 атомiв надкомiрки не повинно значно змiнюва-
ти електронний спектр. Єдиною якiсною вiдмiннiстю є формування вузького додаткового
пiку в забороненiй зонi безпосередньо над валентною зоною.
Аналiз локальних спектрiв (рис. 1, в) дозволяє зв’язати цей пiк саме iз електронними
спектрами обiрваних зв’язкiв, що утворюються на сусiднiх з вакансiєю атомах Si. Отже,
в околi рiвня Фермi формується вузький асиметричний пiк, що, згiдно з [9, 11], може при-
зводити до виникнення зонного магнетизму, як це вiдбувається в графiтових структурах.
Вiдповiдно вакансiя, а точнiше обiрванi зв’язки, що утворюються, може брати участь у фор-
муваннi магнiтного впорядкування в дефектних структурах кремнiєвих матерiалiв.
На рис. 2 наведена усереднена густина електронних станiв надкомiрки Si, що мiстить
О у станi занурення (а) та у станi замiщення (в). Видно, що загальний спектр практич-
но не вiдрiзняється вiд спектра чистого Si, що знову ж таки пiдтверджує адекватнiсть
розрахунку — 1,5% домiшок О не змiнюють значно електронну структуру кристалiв Si.
Але у випадку, коли домiшковий атом О перебуває у мiжвузловому станi (рис. 2, а), спо-
стерiгається формування вузького додаткового пiка в забороненiй зонi безпосередньо над
валентною зоною.
Аналiз локальних спектрiв (рис. 2, б ) дозволяє зв’язати цей пiк саме зi станами домiш-
кових атомiв О в станi занурення. Таким чином, електроннi стани зануреного домiшкового
атома О формують вузьку домiшкову пiдзону (напiвширина ∼ 0,6 еВ) в околi рiвня Фермi.
Формування домiшкової пiдзони в забороненiй зонi є типовим для напiвпровiдникiв. Прин-
84 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №9
Рис. 2. Енергетична залежнiсть густини електронних станiв: а — надкомiрки з 64 атомiв Si та атома О
в станi занурення (усереднена на один атом); б — атома О в станi занурення; в — надкомiрки з 64 атомiв
Si та атома О в станi замiщення (усереднена на один атом); г — атома О в станi замiщення. Масштаб на
рис. б та г змiнений в два рази
циповим є те, що домiшкова пiдзона електронних станiв мiжвузлового О є дуже вузькою
(плоскою) i частково заповненою. Останнє, згiдно з [9, 11], може призводити до виникнення
магнiтного моменту на атомах О в станi занурення.
А от електронний спектр атома О в станi замiщення (рис. 2, г) вiдрiзняється вiд спе-
ктра атома О в мiжвузловому станi. В станi замiщення основною особливiстю електронно-
го спектра О є утворення двох субпiкiв з потраплянням рiвня Фермi в псевдощiлину мiж
ними. Така картина є характерною при утвореннi ковалентного (локалiзованого) зв’язку.
Вiдповiдно, можна зробити висновок, що електроннi орбiталi атома О у станi замiщення
утворюють зв’язуючi та антизв’язуючi локалiзованi молекулярнi орбiталi з електронними
орбiталями сусiднiх атомiв Si i, таким чином, не можуть мати магнiтний момент. Вище-
згадана вузька пiдзона на рiвнi Фермi (яку ми асоцiюємо з ненасиченими, “обiрваними”
зв’язками) в даному випадку незначна (рис. 2, в).
Таким чином, отриманi особливостi електронного стану домiшкового О дають можли-
вiсть говорити про вiдсутнiсть магнiтних властивостей у атомiв О в станi замiщення та
принципову можливiсть виникнення магнiтного моменту на атомах О в мiжвузловому станi.
Аналогiчнi розрахунки проведенi нами для домiшкових атомiв вуглецю. На рис. 3 на-
ведено усереднений електронний спектр надкомiрки, що мiстить C в станi занурення (а)
та в станi замiщення (б ), а також локальнi електроннi спектри домiшкового атома в станi
занурення (б ) та замiщення (г). Видно, що у випадку зануреного атома С в околi рiвня
Фермi (нуль вiдлiку енергiї на рисунках) формується вузька домiшкова пiдзона, яку ми
асоцiюємо з обiрваними зв’язками. Згiдно з [9, 11], така картина може приводити до виник-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №9 85
Рис. 3. Енергетична залежнiсть густини електронних станiв: а — надкомiрки з 64 атомiв Si та атома С
в станi занурення (усереднена на один атом); б — атома С в станi занурення; в — надкомiрки з 64 атомiв
Si та атома С в станi замiщення (усереднена на один атом); г — атома С в станi замiщення
Рис. 4. Енергетична залежнiсть густини електронних станiв: а — надкомiрки, що мiстить занурений атом
Si (усереднена на один атом), б — атома Si в станi занурення
нення локального магнiтного впорядкування в мiсцях збiльшеної концентрацiї вiдповiдних
дефектiв.
Якщо ж атом С знаходиться у станi замiщення, то подiбної вузької домiшкової пiдзо-
ни не спостерiгається (рис. 3 в, г). Останнє є цiлком зрозумiлим iз загальних мiркувань:
оскiльки в даному випадку всi чотири валентнi електрони вуглецю беруть участь у ковален-
тному зв’язку, то обiрванi зв’язки не формуються. Вiдповiдно вуглець в станi замiщення,
зрозумiло, не буде парамагнiтним центром.
На рис. 4 наведено енергетичну залежнiсть густини електронних станiв надкомiрки з 64
атомiв Si, що мiстить додатковий занурений атом Si. Видно, що, незважаючи на наявнiсть
86 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №9
локального максимуму в електронному спектрi зануреного атома в околi рiвня Фермi (б ),
в усередненому загальному спектрi цей пiк практично не проявляється (а). Отже, ми не
можемо застосовувати критерiй, запропонований в [9, 11], для аналiзу магнiтного стану
зануреного атома Si.
Також цiкавими є данi про вплив магнiтної обробки в низькочастотному та високочас-
тотному магнiтному полi на концентрацiї кисню та вуглецю в поверхневих шарах моно-
кристалiв кремнiю [14]. При цьому кисень i вуглець поводять себе по-рiзному: концентрацiя
вуглецю значно зростає (практично на порядок), в той час як концентрацiя кисню в межах
похибки експерименту практично не змiнюється. Вiдповiдно цiкавим є питання про стан
(перш за все, зарядовий) домiшкових атомiв О та С в кремнiєвiй матрицi.
Перевагою використаного нами методу розрахунку (LMTO) можна вважати саме мож-
ливiсть адекватно обчислити локальнi електроннi спектри та встановити парцiальний заряд
(зарядовий стан) рiзних атомiв. В бiльшостi iнших методiв для розрахунку локальних спе-
ктрiв необхiдно з якихось додаткових мiркувань обирати радiус локальної сфери, всерединi
якої розглядаються електроннi стани, при цьому рiзнi пiдходи (ковалентний радiус, напiв-
вiдстань мiж найближчими сусiдами тощо) для структур, якi не є щiльними упаковками,
дають дещо рiзнi результати. В методi LMTO визначення локальних радiусiв є частиною
методу i виконується автоматично.
Зарядовий стан дефектiв визначався таким чином: розраховувалась загальна кiлькiсть
електронiв всерединi локальної сфери (за локальними спектрами електронiв) та вiднiмала-
ся рiвноважна кiлькiсть електронiв для атома даного сорту. Так, наприклад, для iзоеле-
ктронної домiшки С в станi замiщення: загальна кiлькiсть електронiв всерединi локальної
сфери 4,16, вiднiмаємо рiвноважну кiлькiсть валентних електронiв 4 i отримаємо, що вiд-
бувається частковий перерозподiл електронної густини вiд Si до iзовалентного С (0,16e).
Останнє не викликає подиву, оскiльки енергiя iонiзацiї атома С — 11,26 еВ, а атома Si —
8,15 еВ. Отже зарядовий стан домiшкового атома вуглецю в станi замiщення становить
−0,16|e|. Зарядовий стан атома вуглецю в монокристалi кремнiю в станi занурення, згiдно
з нашими розрахунками, становить −0,67|e|.
Аналогiчнi розрахунки для атомiв кисню дають: +1,7|e| — в станi замiщення та
+0,18|e| — в станi занурення. Очевидно, що такий зарядовий стан атомiв кисню зумовлений
тим, що коли ми ставимо 6-валентний атом на мiсце 4-валентного, вiдбувається частковий
перерозподiл “зайвих” електронiв.
Отже, можна зробити висновок, що домiшковi атоми вуглецю та кисню в монокристалах
кремнiю мають протилежнi зарядовi стани. Саме це, на нашу думку, i призводить до того,
що польова обробка по-рiзному впливає на концентрацiю цих елементiв в приповерхневих
шарах монокристала кремнiю [14].
Вiдмiннiсть у зарядовому станi домiшкових атомiв у станi замiщення та занурення цiл-
ком зрозумiла з таких мiркувань. Як вiдомо, в алмазоподiбнiй структурi монокристалiч-
ного кремнiю є тетраедричнi пори. Отже, часткове розповсюдження електронної густини
в область пор повинно призводити до виникнення локального перерозподiлу зарядiв, що
пiдтверджується нашими розрахунками: локальний заряд атомiв Si становить ∼+0,8|e|,
а локальний заряд тетраедричної пори ∼−0,77|e|. Саме цей “початковий” перерозподiл еле-
ктронної густини в алмазоподiбнiй структурi i призводить, на нашу думку, до рiзницi в за-
рядовому станi домiшкових атомiв в станi замiщення та станi занурення.
Зарядовий стан власних дефектiв також корелює з вищезазначеним. Мiжвузловий атом
Si (в станi занурення) має локальний заряд +0,25|e|. Визначення ж зарядового стану вакан-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №9 87
сiї дещо ускладнене, оскiльки локальна сфера в цьому випадку захватує частково i областi
тетраедричних пор. Тому ми лише приблизно можемо оцiнити локальний заряд, що вiдпо-
вiдає вакансiї в монокристалi кремнiю ∼−1,25|e|.
Пiдсумовуючи, можна вiдзначити, що аналiз локальних електронних спектрiв монокрис-
талiв кремнiю з найбiльш розповсюдженими точковими дефектами дозволив встановити
зарядовий стан рiзного типу точкових дефектiв i проаналiзувати можливiсть виникнен-
ня магнiтних моментiв на системах таких дефектiв. З огляду на критерiї [9, 11] магнiтнi
моменти можуть формуватися тодi, коли є частково заповнена вузька домiшкова зона (асо-
цiюється з обiрваними зв’язками). Ми показали, що такi точковi дефекти в кремнiї, як
вакансiя та зануренi атоми O та C, забезпечують необхiднi неспаренi електрони, що може
призводити до виникнення квазiферомагнiтної поведiнки.
1. Laiho R., Lähderanta E., Vlasenko L. et al. Magnetic Properties of Light-Emitting Porous Silicon // J. of
Luminescence. – 1993. – 57. – P. 197–201.
2. Hack J., Ludwig M.H., Geerts W., Hummel R.E. Ferromagnetic Properties of Spark-Processed Photolumi-
nescing Silicon // MRS Proceedings, Advances in Micro-Crystalline and Nano-Crystalline Semiconductors. –
1997. – 452. – P. 147–152.
3. Dubroca T., Hummel R. E., Angerhofer A. Quasiferromagnetism in semiconductors // Appl. Phys. Lett. –
2006. – 88. – P. 182504–182508.
4. Chow L., Gonzalez-Pons J.C., Barco E. et al. Structures and magnetization of defect-associated sites in
silicon // AIP Conference Proceedings “Magnetic Materials: Int. Conf. on Magnetic Materials (ICMM –
2007)”. – 2008. – 1003. – P. 248–251.
5. Бродовий О.М. Магнiтнi властивостi структурно-невпорядкованих слабомагнiтних твердих тiл: Ав-
тореф. дис. . . . д-ра фiз.-мат. наук. – Київ, 2006. – 35 с.
6. Неймаш В.Б. Процеси трансформацiї станiв домiшки кисню в монокристалах кремнiю при ви-
сокоенергетичному опромiненнi та термообробках: Дис. . . . д-ра фiз.-мат. наук. – Київ, 2007. –
325 с.
7. Сongmian Z., Yuanbo L., Yongjin Z. et al. Room-temperature ferromagnetism in Si–SiO2 composite film
on glass substrate // J. of Alloys and Comp. – 2010. – 503. – P. 6–9.
8. Makara V.A., Steblenko L. P. et al. Effect of weak magnetic field on structural arrangement of extrinsic
oxygen atoms and mechanical properties of silicon monocrystals // Semicond. Phys. Quantum Ellectron.
and Optoelectron. – 2006. – 9, No 2. – P. 1–3.
9. Макарова Т.Л. Магнитные свойства углеродных структур // Физ. и тех. полупров. – 2004. – 38,
вып. 6. – С. 641–664.
10. Иervenka J., Katsnelson M. I., Flipse C. F. J. Room-temperature ferromagnetism in graphite driven by
two-dimensional networks of point defects // Nat. Phys. – 2009. – 5. – P. 840–844.
11. Liu R.-F., Cheng C. Ab initiо Studies of the possible magnetism in BN sheet by non-magnetic impurities
and vacancies // Phys. Rev. B. – 2007. – 76. – P. 014405–014411.
12. Andersen O.K. Linear methods in band theory // Ibid. – 1975. – 12. – P. 3060–3084.
13. http://www.fkf.mpg.de/andersen/.
14. Курилюк А.М. Закономiрностi впливу магнiтних полiв на структуру та структурно-чутливi власти-
востi кристалiв кремнiю: Автореф. дис. . . . канд. фiз.-мат. наук. – Київ, 2011. – 21 с.
Надiйшло до редакцiї 07.04.2011Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
88 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №9
I. V. Plyushchay, Corresponding Member of the NAS of Ukraine V.A. Makara,
A. I. Plyushchay
Electronic, charge, and magnetic states of point defects in Si
monocrystals
The electronic spectra of a supercell composed of 64 Si atoms with point defects (vacancy, interstitial
atom, oxygen and carbon impurity in the interstitial and substitution positions) are calculated by
the linear muffin-tin orbital (LMTO) method. Changes in the density of electronic states, as well
as the possible formation of magnetic moments on point defects, are discussed. It is demonstrated
that the partially-filled defect band which is observed for a vacancy and O and C atoms in the
interstitial position can lead to the formation of a magnetic moment. The charge state of the point
defects in Si monocrystals is analyzed.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №9 89
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-38685 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:16:44Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Плющай, І.В. Макара, В.А. Плющай, О.І. 2012-11-19T12:26:03Z 2012-11-19T12:26:03Z 2011 Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію / І.В. Плющай, В.А. Макара, О.І. Плющай // Доп. НАН України. — 2011. — № 9. — С. 82-89. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38685 538.915 Розраховано електронні спектри надкомірки з 64 атомів кремнію, що містить точковий дефект — власний дефект (вакансію та міжвузловий атом), кисень та вуглець в міжвузловому положенні та стані заміщення. Розрахунок проведено методом LMTO. Обговорюються зміни густини електронних станів монокристалів кремнію, а також можливість формування магнітних моментів на дефектах. Показано, що частково заповнена домішкова підзона, яка спостерігається для вакансії, атомів кисню та вуглецю в міжвузловому положенні може призводити до формування магнітного моменту. Аналізується зарядовий стан точкових дефектів в монокристалах кремнію. The electronic spectra of a supercell composed of 64 Si atoms with point defects (vacancy, interstitial atom, oxygen and carbon impurity in the interstitial and substitution positions) are calculated by the linear muffin-tin orbital (LMTO) method. Changes in the density of electronic states, as well as the possible formation of magnetic moments on point defects, are discussed. It is demonstrated that the partially-filled defect band which is observed for a vacancy and O and C atoms in the interstitial position can lead to the formation of a magnetic moment. The charge state of the point defects in Si monocrystals is analyzed. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Матеріалознавство Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію Electronic, charge, and magnetic states of point defects in Si monocrystals Article published earlier |
| spellingShingle | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію Плющай, І.В. Макара, В.А. Плющай, О.І. Матеріалознавство |
| title | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| title_alt | Electronic, charge, and magnetic states of point defects in Si monocrystals |
| title_full | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| title_fullStr | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| title_full_unstemmed | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| title_short | Електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| title_sort | електронний, зарядовий та магнітний стани точкових дефектів в монокристалах кремнію |
| topic | Матеріалознавство |
| topic_facet | Матеріалознавство |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38685 |
| work_keys_str_mv | AT plûŝaiív elektronniizarâdoviitamagnítniistanitočkovihdefektívvmonokristalahkremníû AT makarava elektronniizarâdoviitamagnítniistanitočkovihdefektívvmonokristalahkremníû AT plûŝaioí elektronniizarâdoviitamagnítniistanitočkovihdefektívvmonokristalahkremníû AT plûŝaiív electronicchargeandmagneticstatesofpointdefectsinsimonocrystals AT makarava electronicchargeandmagneticstatesofpointdefectsinsimonocrystals AT plûŝaioí electronicchargeandmagneticstatesofpointdefectsinsimonocrystals |