Масс-спектрометрия как эффективный метод измерения концентрации донорных примесей в висмутовых пленках

Авторы

  • Матвеев Д.Ю. Астраханский государственный университет, Астрахань, Российская Федерация

УДК

538.975

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-18-1-46-54

Аннотация

В работе приведены исследования определения количества донорной примеси теллура с концентраций примеси до 0,150 ат. % Те в пробах висмута по глубине методом времяпролетной масс-спектрометрии и электронной микроскопии. Пробы представляли собой тонкую протравленную в 65% растворе азотной кислоты пробу размером 10 × 10 мм и толщиной 1 мм. Результаты исследований показали, что метод времяпролетной масс-спектрометрии в отличие от метода электронной микроскопии позволяет обнаружить равномерное распределение теллура по объему легированного висмута, а также наиболее точно определить концентрацию примеси теллура в исследуемых пробах. Концентрация примеси в пробах считалась равной концентрации примеси в пленках.

Ключевые слова:

висмут, теллур, легирование, донорная примесь, тонкие пленки, времяпролетная масс-спектрометрия, сканирующая электронная микроскопия

Биография автора

  • Даниил Юрьевич Матвеев

    канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры общей физики Астраханского государственного университета

Библиографические ссылки

  1. Булатов М.Ф., Рыбаков А.В., Булатова А.Н., Ильясов Ф.К. Структурные свойства ферро гранатов в зависимости от условий синтеза и концентрации Ca // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2009. Т. 8. № 4. С. 86–90. [Bulatov, M.F., Rybakov, A.V., Bulatova, A.N., Ilyasov, F.K. Strukturnyye svoystva ferro granatov v zavisimosti ot usloviy sinteza i kontsentratsii Ca [Structural properties of ferro-garnets depending on the synthesis conditions and Ca concentration]. Prikaspiyskiy zhurnal: upravleniye i vysokiye tekhnologii [Caspian Journal: Management and High Technologies], 2009, vol. 8, no. 4, pp. 86–90. (In Russian)]
  2. Matveev D.Yu., Starov D.V., Demidov E.V. Structure features of bismuth films doped with tellurium // Journal of nano-and electronic physics. 2018. Vol. 10. Iss. 2. P. 02047 (3 pp). DOI: 10.21272/jnep.10(2).02047
  3. Schnelle W. Electrical and galvanomagnetic properties of undoped and doped polycrystalline bismuth films. I. Preparation and experimental characterization // Phys. Stat. Sol. A. 1989. Vol. 115. Iss. 2. P. 505–513. DOI: 10.1002/pssa.2211150218
  4. Dillner U., Schnelle W. Electrical and galvanomagnetic properties of undoped and doped polycrystalline bismuth films. II. Analysis in an anisotropic one-carrier model // Phys. Stat. Sol. A. 1989. Vol. 116. Iss. 1. P. 337–342. DOI: 10.1002/pssa.2211160131
  5. Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А., Матвеев Д.Ю. Николаева А.А., Маркушевс Д, Константинов Е.В., Константинова Е.Е. Размерный эффект в гальваномагнитных явлениях плёнок висмута, легированного теллуром // Физика и техника полупроводников. 2014. Т. 48. № 5. С. 648–653. DOI: 10.1134/S106378261405008X [Grabov, V.M., Demidov, E.V., Komarov, V.A., Matveev, D.Yu., Nikolaeva, A.A., Markushevs, D., Konstantinov, E.V., Konstantinova, E.E. Razmernyy effekt v gal'vanomagnitnykh yavleniyakh plenok vismuta, legirovannogo tellurom [Size effect in galvanomagnetic phenomena in bismuth films doped with tellurium]. Semiconductors, 2014, vol. 48, no. 5, pp. 630–635. DOI: 10.1134/S106378261405008X (In Russian)]
  6. Matveev D.Yu. Carrier Scattering Mechanisms in Bismuth Films Doped with Tellurium // Journal of nano-and electronic physics. 2016. Vol. 8. Iss. 3. P. 03012 (5 pp). DOI: 10.21272/jnep.8(3).03012
  7. Матвеев Д.Ю. Гальваномагнитные свойства блочных и монокристаллических пленок висмута, легированного теллуром, изготовленных на подложках из слюды-мусковит // Труды XIII международной конференции. 2016. Ч. 2: Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов. С. 268–273. [Matveev, D.Yu. Gal'vanomagnitnyye svoystva blochnykh i monokristallicheskikh plenok vismuta, legirovannogo tellurom, izgotovlennykh na podlozhkakh iz slyudy-muskovit [Galvanomagnetic properties of the single-crystalline and block bismuth films doped with tellurium, prepared on substrates from the mica-muscovite]. Trudy XIII mezhdunarodnoy konferentsii [Proc. of the XIII International Conference], 2016, part 2: Perspektivnyye tekhnologii, oborudovaniye i analiticheskiye sistemy dlya materialovedeniya i nanomaterialov [Advanced technologies, equipment and analytical systems for materials science and nanomaterials], pp. 268–273. (In Russian)]
  8. Орлова Д.С., Рогачева Е.И. Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмута, легированного теллуром // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. 2009. Т. 7. № 2. C. 487–493. [Orlova, D.S., Rogacheva, E.I. Gal'vano-magnitnyye svoystva tonkikh plenok vismuta, legirovannogo tellurom [Galvanomagnetic properties of tellurium-doped bismuth thin films]. Nanosistemy, nanomaterialy, nanotekhnologii [Nanosystems, nanomaterials, nanotechnology], 2009, vol. 7, no. 2, pp. 487–493. (In Russian)]
  9. Иванов Г.А., Грабов В.М. Физические свойства кристаллов типа висмута // Физика и техника полупроводников. 1995. Т. 29. № 5. С. 1040–1050. [Ivanov, G.A., Grabov, V.M. Fizicheskie svoystva kristallov tipa vismuta [Physical properties of crystals bismuth type]. Semiconductors, 1995, vol. 29, no. 5, pp. 1040–1050. (In Russian)]
  10. Ганеев А.А., Кузьменков М.А., Потапов С.В., Дробышев А.И., Воронов М.В. Анализ твердотельных образцов с ионизацией пробы в импульсном разряде в комбинированном полом катоде и время-пролетным детектированием ионов // Масс-спектрометрия. 2006. Т. 3. № 3. С. 185–192. [Ganeev, A.A., Kuzmenkov, M.A., Potapov, S.V., Drobyshev, A.I., Voronov, M.V. Analiz tverdotel'nykh obraztsov s ionizatsiyey proby v impul'snom razryade v kombinirovannom polom katode i vremya-proletnym detektirovaniyem ionov [Analysis of solid samples with sample ionization in a pulsed discharge in a combined hollow cathode and time-of-flight ion detection]. Mass-spektrometriya [Mass spectrometry], 2006, vol. 3, no .3, pp. 185–192. (In Russian)]
  11. Ганеев А.А., Кузьменков М.А., Потапов С.В., Дробышев А.И., Воронов М.В. Времяпролетная масс-спектрометрия с ионизацией пробы в импульсном разряде в полом катоде для анализа твердотельных проводящих образцов // Масс-спектрометрия. 2005. Т. 2. № 4. С. 297–304. [Ganeev, A.A., Kuzmenkov, M.A., Potapov, S.V., Drobyshev, A.I., Voronov, M.V. Vremyaproletnaya mass-spektrometriya s ionizatsiyey proby v impul'snom razryade v polom katode dlya analiza tverdotel'nykh provodyashchikh obraztsov [Time-of-flight mass spectrometry with ionization of a sample in a pulsed discharge in a hollow cathode for the analysis of solid-state conducting samples]. Mass-spektrometriya [Mass spectrometry], 2005, vol. 2, no. 4, pp. 297–304. (In Russian)]
  12. Грабов В.М., Демидов, Е.В, Комаров В.А. Ограничение подвижности носителей заряда в плёнках висмута, обусловленное их блочной структурой // Журнал Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2011. № 2. С. 81–85. [Grabov, V.M., Demidov, E.V, Komarov, V.A. Mobility restriction of charge carriers in bismuth films due to film block structure. Journal of surface investigation: X-ray, synchrotron and neutron techniques, 2011, iss. 5, pp. 177–181. DOI: 10.1134/S1027451011020108 (In Russian)]
  13. Грабов В.М., Герега В.А., Демидов Е.В., Старицын М.В., Суслов А.В., Суслов М.В., Комаров В.А. Атомно-силовая микроскопия и электрические свойства монокристаллических пленок висмута // Журнал Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2020. № 9. С. 55–60. DOI: 10.31857/S1028096020090058 [Grabov, V.M., Gerega, V.A., Demidov, E.V., Komarov, V.A., Starytsin, M.V., Suslov, A.V., Suslov, M.V. On the atomic-Force microscopy and electrical properties of single-crystal bismuth films. Journal of surface investigation: X-ray, synchrotron and neutron techniques, 2020, iss. 14, pp. 913–917. DOI: 10.1134/S1027451020050055 (In Russian)]

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Загрузки

Выпуск

Том 18 № 1 (2021)

Страницы

46-54

Раздел

Физика

Даты

Поступление

10 марта 2021

После доработки

11 марта 2021

Публикация

30 марта 2021

Как цитировать

[1]
Матвеев, Д.Ю., Масс-спектрометрия как эффективный метод измерения концентрации донорных примесей в висмутовых пленках. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2021, т. 18, № 1, pp. 46–54. DOI: 10.31429/vestnik-18-1-46-54

Лицензия

Copyright (c) 2021 Матвеев Д.Ю.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 64

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.