硅中硼受主电子顺磁共振的同位素效应

硅中硼受主基态的四重简并性很容易被任何对称性破缺微扰消除，从而导致与硼相关的电子顺磁共振（EPR）谱线产生强烈的非均匀展宽，例如由局部应变的随机分布引起。然而，自从首次报道了外部无应变硅中硼受主的 EPR 以来，在高结晶纯度样品中观察到的线形和残余展宽幅度均与碳和氧点缺陷的低浓度不相符，而后者是随机局部应变的主要来源。通过采用一种理论模型（该模型已被用于理解无磁场下受主基态分裂作为不同硅同位素存在所产生的效应），我们证明了在具有天然同位素成分的高纯硅中，由于硼受主附近不同同位素构型导致的价带顶局部涨落，能够定量解释所有的非均匀展宽效应。我们的计算表明，这种同位素微扰还会导致不同硼相关共振的 g 值发生偏移，我们在实验中证实了这一点。此外，我们的结果为先前工作中确定的不同硅同位素之间的价带偏移提供了独立的检验与验证。