Проведен сравнительный анализ структурных особенностей пленок высшего силицида марганца, выращенных методом диффузионного легирования монокристаллических подложек кремния парами марганца в запаянной ампуле и проточном кварцевом реакторе при постоянной откачке. Методами растровой электронно-ионной микроскопии и высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии показано, что в откаченной ампуле формируется однофазная текстурированная пленка высшего силицида марганца. Изменение условий роста со стационарных (ампула) на квазистационарные (реактор) приводит к формированию поликристаллических островков высшего силицида марганца с наноразмерными включениями фазы моносилицида марганца. DOI: 10.21883/FTP.2017.06.44547.06

В работе рассматривается влияние переходного аморфного слоя на границе раздела высшего силицида марганца (ВСМ) Mn4Si7 и кремния, легированного марганцем (Si<Mn>), на фотоэлектрические свойства гетероструктур. Показана роль исходных структурных дефектов в приповерхностных слоях монокристаллического кремния на проникновение атомов марганца в Si при легированиии из газовой фазы. Установлено, что на поверхности кремния осажденные атомы Mn при высоких температурах (Т>1050°C) группируются (за счет поверхностной диффузии), образуя капли жидкого марганца, которые растворяют приповерхностный слой кремния, образуя жидкий раствор-расплав Mn с Si. В процессе поступления атомов Mn из паровой фазы в жидкий раствор-расплав и диффузионного вхождения в него атомов Si из приграничных областей, в том числе из аморфного объемного слоя Si, происходит увеличение размеров раствора-расплава и его затвердевание. При затвердевании образуется высший силицид марганца (ВСМ) Mn4Si7, а под силицидом из-за интенсивной диффузии атомов Si, происходит разрыв связей Si-Si, образуется аморфная и упруго деформированная область Si, которая предопределяет эволюцию формирования фотоэлектрических явлений в гетеро-структурах Mn4Si7-Si<Mn>-Mn4Si7 и Mn4Si7-Si<Mn>-M.