Электронная структура аморфного Si$_{3}$N$_{4}$

Для аморфного нитрида кремния ($a$-Si$_{3}$N$_{4}$) получены рентгеноэлектронный спектр валентной полосы, а также полный набор рентгеновских спектров эмиссии и квантового выхода Si и N.
$K$-спектры Si измерены на флюоресцентном рентгеновском спектрометре САРФ-1; $L_{2,3}$-спектры Si и $K$-спектры N — на рентгеновском спектрометре-монохроматоре РСМ-500 со сферической решеткой скользящего падения.
Анализ полученных экспериментально результатов в сопоставлении с литературными данными по расчету электронного строения $\mathrm{Si}_3\mathrm{N}_4$ показал следующее: в области энергий (относительно уровня вакуума) $-25.6$–$23.0$ эВ лежат слабосвязывающие уровни, основной вклад в которые вносят $2s$-AO N с примесью $3s$, $p$-АО Si; далее ($-16$ эВ, $-12$ эВ) следуют уровни, отражающие $\sigma$-связи за счет взаимодействия $3s$- и $3p_\sigma$-АО Si с $2p_\sigma$-AO N; у самого верха валентной полосы ($-8.8$ эВ) расположен уровень, состоящий в основном из вклада $2p$-АО N; нижние вакантные состояния ($-2.4$ эВ и $-0.8$ эВ) сформированы за счет гибридизации вакантных $3\delta$-AO Si с $2p$-АО N и $3s$-AO Si с $2p$-АО N соответственно; верх валентной полосы расположен на глубине $-6.8$ эВ; ширина запрещенной зоны $\Delta{E}_3$=$4.8$ эВ.
Найдено, что наблюдаемый с коротковолновой стороны от $L_{2,3}$-спектра эмиссии максимум (интенсивность в $\sim10$ раз меньше интенсивности основного максимума $\mathrm{Si}$ $L_{2,3}$-полосы), энергетически расположенный в запрещенной зоне ($-3.7$ эВ), скорее всего отражает заполненные состояния, отщепленные от основной полосы и генетически связанные с $\mathrm{Si}$ $3d$-coстояниями. В запрещенную зону попадает также нижний вакантный уровень ($-2.4$ эВ).