Схема получения моноизотопного кремния

Схема получения моноизотопного кремния
Синтез и очистка исходных летучих соединений
Разделение изотопов кремния
Синтез и глубокая очистка силана
Получение поликристалличес-кого кремния
Выращивание монокристаллов

Изотопное разбавление при выращивании монокристалла из кварцевого тигля
тигель
горелка
SiH4 + H2
О2
Защитное покрытие

Получение стержня-подложки из моноизотопного кремния

Изготовление монокристаллической затравки
Зонноочищенный кремний
Монокристалл природного кремния
Поликристалл моноизотопного кремния
U

Распределение концентрации изотопов по длине затравки
C(L)=Ci -(Ci - C0) e-L/U
29Si, 30Si
28Si

Распределение изотопа кремния-29 по длине затравки
___ - расчет
- эксперимент

Монокристаллы стабильных изотопов кремния
28Si (99,99%)
29Si (99,92%)
30Si (99,97%)
Содержание газообразующих примесей (C,О) <1.1016 см-3
Удельное электросопротивление (300 К) - 100-200 ом*см

Примесный состав монокристаллического моноизотопного кремния

Изотопный состав моносилана и полученного из него поли- и монокристаллического кремния-29

Спектры комбинационного рассеяния изотопнообогащенного кремния
ω = ΑΜ −1/2 − Β/ Μ

Зависимость положения максимума полосы комбинационного рассеяния от атомной массы
ω = 2758 * M-1/2

Теплоемкость изотопнообогащенного кремния Si-28, Si-29, Si-30
28Si: ΘD = 641±2 K
29Si: ΘD = 627±2 K
30Si: ΘD = 616±3 K
Измерения проведены совместно
с Институтом исследований твердого тела общества Макса Планка (Штутгарт, Германия)
(1)
(2)

Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28
Измерения проведены совместно
с РНЦ «Курчатовский институт»

Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28 в интервале 50-300К

Зависимость ширины запрещенной зоны кремния от атомной массы

Перспективы применения моноизотопного кремния
Создание эталонов свойств и физических постоянных
Изотопные сверхрешетки, элементы наноэлектроники
Детекторы ионизирующих излучений
- с высокой радиационной стойкостью
- высокого временного и энергетического разрешения
Монохроматоры рентгеновского излучения
Рефлекторы для рентгеновских лазеров
Квантовые компьютеры

Благодарю за внимание !