Influence of heat treatment on the behavior of samarium nanoparticles in silicon

15th  International  Conference  on  Nanosciences  &  Nanotechnologies  (NN18)

3-6  July 2018,  Thessaloniki,  Greece

Influence of heat treatment on the  behavior of samarium  nanoparticles  in  silicon

K h .D a lie v,  U .E ru g lie v,  A .P a lu a n o v a  

N a tio n a l  U n iv e rs ity   o f  U z b e k is ta n  

V u z g o ro d o k ,  ЗА,  T a s h k e n t,  10017 4,  R e p u b lic   o f  U z b e k is ta n  

e -m a il:  d a lie v k h s @ y a n d e x .ru

Abstract  It  is  known  that  the  atoms  of  rare-earth  elements  introduced  into  the  silicon  lattice  when  grown  from 

the  melt,  having  a  high  chemical  activity  and  a  tendency  to  complex  formation,  are  present  in  silicon  in  an 

electrically  inactive  state.  Activate  the  atoms  of these  rare  earth  elements  in  silicon  can  be  a  variety  of external 

influences,  such  as  heat treatm ent or irradiation.

In  this  paper,  the  influence  of  various  high-temperature  treatments  on  the  properties  of  silicon  doped  with 

samarium  nanoparticles  in  the  process  of  growing  from  the  melt  was  studied  by  means  of  DLTS  and  photo 

capacitance  methods.  The  energy  spectrum  of  deep  levels  arising  during  heat  treatm ent  is  determined.  The 

dependence  of the  formation  efficiency  of  these  levels  in  n-Si  doped  by  samarium  on  the  content  of  samarium 

nanoparticles  and  the treatm ent tem perature  is  studied.

From  the  analysis  of the  obtained  results  it  was  found  that  the  nanoparticles  of  samarium,  introduced  into  the 

silicon  lattice from  the  melt during  cultivation,  are  in  the  volume  of silicon  in  an  electrically  inactive  state. 

High-temperature  treatm ent  in  the  range  900-1250°C  leads  to  the  formation  of  deep  levels,  probably 

associated  with  the  activation  of samarium  nanoparticles.  The  dependence  of the  efficiency  of the  formation  of 

deep  levels  of  Ec  -   0.39  eV  on  the  content  of  samarium  nanoparticles  and  the  processing  temperature  is  an 

additional  indication  that the  observed  deep  levels  due  to  samarium  atoms.

The  deep  level  of  Ec-0.23  eV  is  probably  a  defect  in  heat  treatment,  as  it  is  also  observed  in  control  samples 

(heat-treated  without samarium).