WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Из трех видов ионов только внедрение Si+ обеспечиваРост количества и размеров примесных кластеров явно ло сохранение и даже рост эмиссии в оранжевой области происходит не за счет диффузии атомов примеси на сто- спектров после отжига (рис. 3 и 4). Ее естественно свяки. Проведенные эксперименты показали, что процессы зать непосредственно с развитыми кластерами сегрегиидут даже в случае низкотемпературной имплантации ровавшегося Si. Отметим, что в SiO2 возможностей для без дополнительного отжига, если достигнут определен- развития кремниевых кластеров больше, так как матрица ный уровень легирования. Тем не менее повышение тем- сама на треть состоит из Si. Этим, в частности, можно пературы имплантации до комнатной трансформирует объяснить размытость спектров ФЛ после внедрения Si спектр, усиливая синюю полосу (рис. 3). Следовательно, и наличие большого числа линий. В случае внедрения термическая активация имеет место, о чем говорят и Ge оранжевое свечение наблюдается лишь до отжига данные от отжигам (рис. 3 и 4). Если сравнивать отжиги и обусловлено, по-видимому, смешанными кластерами по расчетному диффузионному смещению l = (Dt)1/2 из атомов Ge и вытесненного из SiO2 кремния. Нагрев избыточных атомов Si в SiO2, то, беря значение D из [20], восстанавливает сетку SiO2, а для атомов германия радиполучим минимальное l = 10-3 нм для 400C и 30 мин усы перколяции оказываются короче и, соответственно, Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Коротковолновая фотолюминесценция слоев SiO2, имплантированных большими дозами ионов... кластеры будут меньшими и более однородными по ФЛ являются не фазовые выделения, а погруженные в размерам. Сказанное соотвествует тому обстоятельству, SiO2 цепочки атомов IV группы. Менее яркое свечение что в слоях, имплантированных Ge, исчезновение при в оранжевой части спектра после умеренных отжигов отжигах оранжевой полосы сопровождается одновремен- сохраняется только в случае внедрения ионов Si+. Сленым ростом интенсивности синей (рис. 4).

довательно, оно обусловлено самими выделениями Si.

Свечение в оранжевой и непосредственно примыка- Маловероятно, что эти выделения представляют из себя ющих областях спектра (500 нм 700 нм) в ряде кремниевые нанокристаллы, учитывая низкий термичеработ также приписывалось образованию различных на- ский бюджет использованных отжигов. Более обоснованообъектов, связанных с избыточным Si [6,16,17]. Согно рассматривать их как нефазовые нановыделения Si, ласуясь с этим выводом, наши результаты позволяют в сегрегировавшегося из SiO2 в виде сильно развитых или большей степени конкретизировать природу и поведение слившихся кластеров. Подобные выделения способны кремниевых выделений. Будучи развитыми перколяционзатем стягиваться в зародыши фазы аморфного Si, а по ными кластерами, они представляют собой нефазовые достижении определенных размеров — и в устойчивые преципитаты Si, поскольку не имеют четких фазовых гракремниевые нанокристаллы.

ниц. Количество и размеры таких кластеров с отжигом вначале растут, что способствует росту интенсивности ФЛ. Однако затем ветвящиеся нефазовые выделения Список литературы стягиваются в зародыши фазы Si в SiO2 [13]. Наиболее мелкие из фазовых выделений ( 2нм) не в состоянии [1] H. Tamura, M. Ruckschloss, T. Wirschem, S. Veprek. Appl.

сохранять кристаллическую структуру из-за дестабилиPhys. Lett., 65, 1357 (1994).

зирующего влияния поверхности [24]. В аморфном [2] P. Mutti, G. Ghislotti, S. Bertoni, L. Bonoldi, G.F. Cerofolini, же кремнии ФЛ подавлена центрами безызлучательной L. Meda, E. Grilli, M. Guzzi. Appl. Phys. Lett., 66, 851 (1995).

рекомбинации в виде болтающихся связей. Подобные [3] J.G. Zhu, C.W. White, J.D. Budai, S.P. Withraw, Y. Chen. J.

Appl. Phys., 78, 4386 (1995).

представления позволяют понять причины перехода ФЛ [4] Q. Zhang, S.C. Bayliss, D.A. Hutt. Appl. Phys. Lett., 66, от роста к спаду, показанного на рис. 3. Устойчи(1995).

вые нанокристаллы Si образуются лишь в результате [5] H. Morisaki, H. Hashimoto, F.W. Ping, H. Nozava, H. Ono. J.

диффузионно-лимитируемого роста при соответствуюAppl. Phys., 74, 2977 (1993).

щих температурах и длительностях отжига. Именно [6] T. Shimizu-Iwayama, Y. Terao, A. Kamiya, M. Takeda, они дают благодаря квантово-размерным ограничениям S. Nakao, K. Saitoh. Nucl. Instrum. Meth. B, 112, 214 (1996).

очень сильное излучение, аналогичное красной ФЛ по[7] L.-S. Liao, X.-M. Bao, N.-S. Li, X.-Q. Zheng, N.-B. Min. J.

ристого кремния [2,6,13,25].

Luminesc., 68, 199 (1996).

[8] A.K. Dutta. Appl. Phys. Lett., 68, 1189 (1996).

[9] K.S. Min, K.V. Shcheglov, C.M. Yang, H.A. Atwater, Заключение M.L. Brongersma, A. Polman. Appl. Phys. Lett., 68, (1996).

Возникновение достаточно интенсивной коротковол- [10] Y. Kanemitsu, H. Uto, Y. Masumoto, Y. Maeda. Appl. Phys.

новой ФЛ ( 700 нм) сразу после низкотемпературно- Lett., 61, 2187 (1992).

[11] H.M. Cheong, W. Paul, S.P. Withrow, J.G. Zhu, J.D. Budai, го внедрения в SiO2 больших доз ионов Si+ иGe+ не своS.W. White, D.M. Hembree. Appl. Phys. Lett., 68, 87 (1996).

дится просто к радиационным нарушениям сетки SiO2.

[12] W. Skorupa, R.A. Yankov, L. Rebohle, H. Frob, T. Bohme, Побочные нарушения после имплантации сопоставимых K. Leo, I.E. Tyschenko, G.A. Kachurin. Nucl. Instrum. Meth.

доз Ar+ обеспечивают лишь весьма слабый прирост B, 119, 106 (1996).

интенсивности ФЛ, к тому же полностью устраняемый [13] G.A. Kachurin, I.E. Tyschenko, K.S. Zhuravlev, N.A. Pazdотжигами 400C, 30 мин или 1050C, 20 мс. Эффекты nikov, V.A. Volodin, A.K. Gutakovsky, A.F. Leier, W. Skorupa, введения элементов IV группы проявляются при уровнях R.A. Yankov. Nucl. Instrum. Meth. B, 122, 571 (1997).

легирования более 1021 см-3, когда среднее расстояние [14] R. Tohmon, Y. Shimogaichi, H. Mizuno, Y. Ohki. Phys. Rev.

между атомами примеси уменьшается до < 1нм. Это Lett., 62, 1388 (1989).

обстоятельство, а также усиление или трансформация [15] H. Nishikawa, T. Shiroyama, R. Nakamura, Y. Ohki, K. Nagasawa, Y. Hama. Phys. Rev. B, 45, 586 (1992).

спектров ФЛ при термообработках, обеспечивающих [16] H. Nishikawa, E. Watanabe, D. Ito, Y. Sakurai, K. Nagasawa, расчетное диффузионное смещение примесных атомов Y. Ohki. J. Appl. Phys., 80, 3513 (1996).

лишь на 10-3 10-2 нм, указывают на решающую [17] A.J. Kenyon, P.F. Towoga, C.W. Pitt, G. Rehm. J. Appl. Phys., роль кластеризации примеси, причем этот процесс, по79, 9291 (1996).

видимому, носит перколяционный характер. Интенсив[18] G. Ghislotti, B. Nielsen, P. Asoka-Kumar, K.G. Lynn, ная синяя полоса ФЛ обусловлена центрами излучательA. Gambhir, L.E. Di Mauro, C.E. Bottani. J. Appl. Phys., 79, ной рекомбинации с соотношением энергий возбуждения 8660 (1996).

и излучения, присущим вакансиям кислорода в SiO2. По[19] S. Bota, B. Garrido, J.R. Morante, A. Baraban, P.P. Konorov.

скольку в SiO2 вакансии O означают непосредственное Sol. St. Electron., 34, 355 (1996).

взаимодействие типа Si–Si (или Si–Ge), центрами синей [20] L.A. Nesbit. Appl. Phys. Lett., 46, 38 (1985).

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 444 Г.А. Качурин, Л. Реболе, В. Скорупа, Р.А. Янков, И.Е. Тысченко, Х. Фрёб, Т. Бёме, К. Лео [21] H. Hosono, Y. Abe, D.L. Kinser, R.A. Weeks, K. Muta, H. Kawazoe. Phys. Rev. B, 46, 11 445 (1982).

[22] M. Gallagher, U. Osterberg. Appl. Phys. Lett., 63, (1993).

[23] V.B. Sulimov, V.O. Sokolov, J. Non-Cryst. Sol., 191, (1995).

[24] A.N. Goldstein. Appl. Phys. A, 62, 33 (1996).

[25] Г.А. Качурин, И.Е. Тысченко, В. Скорупа, Р.А. Янков, К.С. Журавлев, Н.А. Паздников, В.А. Володин, А.К. Гутаковский, А.Ф. Лейер. ФТП, 31, 730 (1997).

Редактор В.В. Чалдышев Short-wavelength photoluminescence from SiO2 layers implanted with high doses of Si+, Ge+, andAr+ ions G.A. Kachurin, L. Rebohle, W. Skorupa, R.A. Yankov, I.E. Tyschenko, H. Froeb†, T. Boehme†, K. Leo† Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 630090 Novosibirsk, Russia Research Center Rossendorf, D-01314 Dresden, Germany † Technical University of Dresden, D-01062 Dresden, Germany Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.