Поведение доноров фосфора в объемных монокристаллических моноизотопных сплавах $^{28}$Si$_{1-x}$ $^{72}$Ge$_{x}$

Изучалось поведение доноров фосфора в объемных монокристаллических моноизотопных сплавах Si$_{1-x}$Ge$_{x}$, ($x$ = 0.0039–0.05), обогащенных бесспиновыми изотопами $^{28}$Si (99.998%) и $^{72}$Ge (99.984%) методом электронного спинового резонанса. Исследовалась сверхтонкая структура спектра донорного электрона, дающая информацию о плотности волновой функции донора в основном состоянии на ядре $^{31}$P ($I$ = 1/2), а также температурные зависимости скорости спиновой релаксации ($T$ = 3.5–30 K), позволившие сделать анализ механизма релаксации продольной компоненты $T_{1}$ и величину долинно-орбитального расщепления состояния донора. Интерес к данным исследованиям вызван еще тем, что сплав Si$_{1-x}$Ge$_{x}$, обогащенный бесспиновыми изотопами ($^{28}$Si $^{\operatorname{iso}}$Ge, $\operatorname{iso}$ = 70, 72, 74, 76), является мало изученным материалом по сравнению с $^{28}$Si. Нерегулярное расположение атомов германия в решетке твердого раствора SiGe и создаваемые ими локальные искажения могут нивелировать изотопические эффекты при изотопном обогащении. Однако, несмотря на уширение линий электронного спинового резонанса донорных электронов за счет случайных деформаций, создаваемых растворенными атомами германия в кремнии, в изотопно-чистых монокристаллах Si$_{1-x}$Ge$_{x}$ при $x$ = 0.39, 1.2, 2.9 ат.% наблюдались более узкие линии спектров электронного спинового резонанса по сравнению с аналогичными кристаллами с природной композицией изотопов кремния и германия.