Новый метод эффективно удалит внутренние дефекты твердых кристаллов

Международная команда исследователей обнаружила новый способ эффективного удаления дефектов решетки кристаллов.

В проекте участвовали специалисты из Университета Осаки, институтов Российской академии наук и Друзденского технологического университета, сообщает sciencedaily.com. Выводы исследования опубликованы в Journal of Physics: Materials.

Ученые работали с бором, полупроводником, имеющим разные кристаллические структуры. Их объединяет обилие дефектов решетки. Исследователи получили упорядоченную фазу бора, добавив водород при высокой и удалив его при низкой температуре. Теоретически явление обнаружили группы из Японии и Германии. Русские специалисты подтвердили его существование экспериментально.

Дефекты решетки присутствуют во всех материалах, влияя на их электрические свойства. Их можно использовать для улучшения характеристик полупроводников. Дефекты позволяют получать положительно или отрицательно заряженные структуры. Управление ими называется контролем электронной валентности. Для этого на участки атома наносятся допирующие добавки. Но такие структуры на междоузельных участках не участвуют в управлении валентностью. Несовершенных атомов много в боре.

Исследователи создали α-тетрагональный кристалл при высокой температуре и давлении, добавив большое количество водорода. Полученные обрезцы имели много дефектов. Икосаэдрические кластеры бора были упорядоченными, а атомы бора и водорода располагались хаотично. Отжиг удалил лишний элемент, упорядочив структуру. Ученые впервые получили кристалл с большой одиночной ячейкой, содержащей более 50 атомов бора.

Обычно кристаллы становятся более упорядоченными при низких температурах. Жар, при котором они формируются, создает обилие дефектов. Они фиксируются при низких температурах. Летучие атомы водорода решили эту проблему. Легко удаляясь при отжиге, они провоцируют миграцию атомов бора, упорядочивая их расположение.

«Метод подходит и для удаления дефектов из углеродных материалов, вроде фуллерена, характеризующихся твердостью и высокой температурой плавления. Справиться с несовершенством таких структур сложно. Наш метод предлагает эффективный способ удаления дефектов из полупроводниковых материалов», — сказал фдъюнкт-профессор Коун Ширай из Университета Осаки.