The structure, mechanical and electrophysical properties of monocrystalline silicon under influence of constant magnetic field

2015;
: 91-98
Received: May 19, 2015
Revised: August 12, 2015
Accepted: September 16, 2015
1
National metallurgical academy of Ukraine
2
National metallurgical academy of Ukraine
3
National metallurgical academy of Ukraine

The monocrystalline silicon is one of the most important materials in the view of the fact that it is used in contemporary electronics. The issues concerning silicon processing methods up to now attract a lot of attention of scientists all around the world. From this point of view, the influence of constant magnetic field upon the monocrystalline Czochralski silicon had been studied. The processing of monocrystalline Cz-Si (alloyed with Zr, Hf, Mg, Al, and unalloyed) in weak constant magnetic field (0.07 Tesla) has been carried out. The influence of weak constant magnetic field on the structure, mechanical and electrophysical properties of silicon, namely, increasing of internal defects density, forming of polycrystalline structure in unalloyed silicon, significant increment of microhardness and considerable degradation of minority carriers time of life has been noted. The qualitative explanations of magneto-stimulated phenomena in studied specimens from the viewpoint of spin-conversion as well as changes of electronic states density in the space-time as well as that of the influence of alloying elements on the critical points of first type phase transitions in silicon have been suggested. It has been found that using the weak constant magnetic field lets us to manage the properties of silicon by acceleration or slowing the shear and shear-diffusion phase transitions.

[1] Случинская И. А. Основы материаловедения и технологии полупроводников / И. А. Случинская. – Москва, 2002. – с. 211–216.
[2] Куцова В. З. Влияние легирования и термической обработки на структуру и свойства полупроводникового кремния / В. З. Куцова, О. А. Носко, А. М. Сулай // Металлургическая и горнорудная
промышленность, № 6 (2014) С. 65–72.
[3] Макара В. А. Вплив магнітної обробки на мікротвердість та структуру приповерхневих шарів кристалів кремнію / В. А. Макара, М. О. Васильєв, Л. П. Стебленко // Фізика і хімія твердого тіла. – Том 10, № 1 (2009) С. 193–198.
[4] Скворцов А. А. Влияние слабого магнитного поля на подвижность дислокаций в кремнии / А. А. Скворцов, А. М. Орлов, Л. И. Гончар // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. 2001. – Том 120. Выпуск 1(7). – с.1601–1607.
[5] Зельдович Я. Б. Магнито-спиновые эффекты в химии и молекулярной физике / Я. Б. Зельдович, А. Л. Бучаченко, Е. Л. Франкевич // Успехи Физических Наук, 155 (1), С. 3–45 (1988).
[6] Урусовская А. А., Эффекты магнитного воздействия на механические свойства и реальную структуру немагнитных кристаллов / А. А. Урусовская, В. И. Альшиц, А. Е. Смирнов, Н. Н. Беккауэр //
Кристаллография, 48 (5), C. 855–872 (2003).
[7] Червоний І. Ф. Напівпровідниковий кремній / І. Ф. Червоний, В. З. Куцова, О. А. Носко. – Запоріжжя: Запорізька Державна Інженерна Академія, 2009. – 446 с.
[8] Носко О.А. Особенности структуры, фазовые превращения легированного кремния и модифицированных заэвтектических силуминов и разработка способов повышения их свойств / О. А. Носко // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Днепропетровск. – 2006. – 215 с.
[9] Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. – Москва : Мир, 1984. – 472 с.
[10] Левин М. Н. Активация поверхности полупроводников воздействием импульсного магнитного поля / А. В. Татаринцев, О. А. Косцова, А. М. Косцов // Журнал Экспериментальной и Теоретической
Физики. 2003. – Том 73. – № 10. – С. 85–87.