WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

мума 1150 см-1 пленок SiO2 связана с валентными Здесь уместно вспомнить исследования по внедрепоперечными колебаниями атомов мостикового кисло- нию углерода в монокристаллический кремний (c-Si) рода, входящего в состав линейных цепочек Si–O–Si, и (см., например, [31]). При термоотжигах c-Si, содержадля пленок термического окисла она слабее остальных щего неконтролируемые примеси кислорода и углерода, составляющих TO-моды колебаний [17]. Как видно из наблюдали коррелированное уменьшение концентраций табл. 2, эта составляющая для исследуемых образ- атомов углерода, замещающих атомы кремния (Cs), и цов превосходит по интенсивности полосу 1090 см-1 межузельных атомов кислорода (Oi) согласно соотно(см. рис. 4, b). Для кремний-кислородной фазы, со- шению [Cs] =1/2 [Oi] и объяснили эффект процесФизика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Фотолюминесценция пленок нанокристаллического кремния, полученных импульсным лазерным... сом, происходящим в два этапа согласно уравнениям Список литературы 2Si + 2Oi = SiO2 + Sii, Cs + Sii = Si + Ci. Было выясне[1] К.Н. Ельцов, В.А. Караванский, В.В. Мартынов. Письма но, что углерод усиливает преципитацию кислорода и ЖЭТФ, 63 (2), 106 (1996).

уменьшает концентрацию дефектов Cs и Oi.

В работе [32] показано, что имплантация ионов C+ [2] А.М. Орлов, А.А. Скворцов, А.В. Синдяев. Поверхность, 7, 93 (2001).

в c-Si, предшествовавшая имплантации ионов O+, су[3] R. Boukherroub, D.Х.M. Wayner, D.J. Lockwood, L.T. Canщественно повышает эффективность создания скрытого ham. J. Electrochem. Soc., 148 (9), 1191 (2001).

слоя SiO2, т. е. атомы углерода являются катализаторами [4] H. Li, D. Xu, G. Guo, L. Gui, Y. Tang, X. Ai, Zh. Sun, процесса образования фазы диоксида кремния. ИсследоX. Zhang, G.G. Qin. J. Appl. Phys., 88 (7), 4446 (2000).

вания влияния кислорода на формирование встроенного [5] О.М. Сресели, Д.Н. Горячев, В.Ю. Осипов, Л.В. Беляков, SiC-слоя в c-Si при совместной ионной имплантации C+ С.П. Вуль, И.Т. Серенков, В.Н. Сахаров, А.Я. Вуль. ФТП, 36 (5), 604 (2002).

и O+ [33] показали, что SiC-слой формируется более эф[6] Б.М. Костишко, Ш.Р. Атажанов, С.Н. Миков. Письма фективно в присутствии кислорода. Было установлено, ЖТФ, 24 (16), 24 (1998).

что это связано с формированием SiOx -преципитатов.

[7] W. Liu, M. Zhang, C. Lin, Zh. Zeng, L. Wang, P.R. Chu. Appl.

Атомы углерода мигрируют к границе раздела Si/SiO2, Phys. Lett., 78 (1), 37 (2001).

и движущей силой дрейфа являются оборванные связи [8] S.-Y. Seo, K.-S. Cho, J.H. Shin. Appl. Phys. Lett., 84 (5), Si и напряженные Si–O-связи.

(2004).

Предполагается, что механизмы проявления углеро[9] P. Pellegrino, A. Perez-Rodriguez, B. Garrido, O. Gonzalezда в c-Si и исследуемых пленках nc-Si в определенVarona, J. Morante, S. Marcinkeviius, A. Galeckas, J. Linnros.

ной мере близки. В обоих случаях атомы углерода Appl. Phys. Lett., 84 (1), 25 (2004).

-- -.

[10] М.Я. Валах, В.О. Юхимчук, В.Я. Братусь, Е.Г. Гуле Укр.

инициируют формирование SiO2-фазы. В пленках ncфиз. журн., 46 (10), 1065 (2001).

Si атомы углерода, малые по размерам, мигрируя по [11] M.L. Terranova, V. Sessa, S. Botti, M. Rossi, F.V. Motsnyi, гетерогранице Si-НК/SiO2 и обладая большим значением A.A. Konchits, P.M. Lytvyn, V.O. Yukhymchuk. Chem. Vap.

энергии электронного сродства, насыщают оборванные Deposition, 9 (3), 139 (2003).

связи кремния, что уменьшает концентрацию дефектов, [12] D.J. Lockwood, H.J. Labbe, R. Siegele, H.K. Haugen. J. Appl.

ответственных за безызлучательный канал рекомбинаPhys., 78 (10), 6185 (1995).

ции. При этом формируются Si–C-связи, их образо[13] B. Gelloz, H. Sano, R. Boukherroub, D.X.M. Wayner, вание, облегченное в присутствии кислорода, способD.L. Lockwood, N. Roshida. J. Appl. Phys., 83 (12), ствует укреплению самых малых Si-нанокристаллов по (2003).

[14] H. Li, J. Peng, S. Qu, X. Xu, H. Xia, X. Luo. Proc. conf.

отношению к процессам их аморфизации в системе SiNanophotonics (Russia, N. Novgorod, 2003).

НК/SiO2. Это приводит к усилению высокоэнергетиче[15] N. Shepherd, R.E. Hammel. Proc. conf. Nanophotonics ского излучения в спектре ФЛ. Более высокоэнерге(Russia, N. Novgorod, 2003).

тическое излучение Si-НК характеризуется меньшими [16] E.B. Kaganovich, A.A. Kudryavtsev, E.G. Manoilov, временами релаксации ФЛ, что определяет сочетание S.V. Svechnikov, I.Z. Indutnyi. Thin Sol. Films, 349, бело-голубого спектра ФЛ с более быстрыми характе(1999).

ристиками ее переключения. Тот факт, что связи Si–C [17] I.P. Lisovskyy, V.G. Litovchenko, V.B. Lozinskii, более прочные, чем Si–O, обусловливает повышение G.I. Steblovskii. Thin Sol. Films, 213 164 (1992).

стабильности ФЛ. [18] I.P. Lisovskyy, V.G. Litovchenko, V.B. Lozinskii, H. Flietner, W. Fussel, E.G. Schmidt. J. Non-Cryst. Sol., 87, 91 (1995).

Представляется возможным заключить, что влияние [19] И.П. Лисовский, И.З. Индутный, Б.Н. Гненный, П.М. Литуглерода имеет общие черты с уже установленным вин, Д.О. Мазунов, А.С. Оберемок, Н.В. Сопинский, влиянием кислорода [20,21] и золота [22] на ФЛ свойП.Е. Шепелявый. ФТП, 37 (1), 98 (2003).

ства пленок nc-Si, определяемые излучательной ан[20] Е.Б. Каганович, Е.Г. Манойлов, С.В. Свечников. Укр. физ.

нигиляцией экситонов в квантово-размерных Si-НК с журн. 46 (11), 1196 (2001).

SiO2-барьерным слоем. Действительно, кислород, золо[21] А.В. Саченко, Э.Б. Каганович, Э.Г. Манойлов, С.В. Свечто, углерод способствуют формированию широкозонной ников. ФТП, 35 (12), 1383 (2001).

SiO2-барьерной фазы с меньшей диэлектрической про- [22] Э.Б. Каганович, И.М. Кизяк, С.И. Кирилова, Э.Г. Манойницаемостью, чем SiOx (x < 2) фаза. Этим определя- лов, В.Е. Примаченко, С.В. Свечников, Е.Ф. Венгер. ФТП, 35 (9), 1105 (2002).

ется повышение эффективности излучательного канала [23] M. Nakamura, Y. Mochizuk, K. Usami, Y. Iton, T. Nozaki. Sol.

рекомбинации. Пассивируя оборванные связи кремния, St. Commun., 50 (12), 1079 (1984).

атомы кислорода, золота и углерода подавляют основной [24] Л. Литтл. ИК спектры адсорбированных молекул (М., безызлучательный канал рекомбинации. Таким образом, Наука, 1972).

улучшение фотолюминесцентных свойств путем вве[25] A. Lehman, L. Schuman, K. Hubner. Phys. Status. Soliдения углерода при импульсном лазерном осаждении di B, 117 (2), 689 (1983).

пленок nc-Si объяснено в рамках структурной модели, [26] П.А. Александров. Е.К. Баранова, А.Е. Городецкий, содержащей Si квантово-размерные нанокристаллы в К.Д. Демаков, О.Г. Кутукова, С.Г. Шемардов. ФТП, 22 (4), SiO2-матрице без формирования SiC-фазы. 731 (1988).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 454 Э.Б. Каганович, И.П. Лисовский, Э.Г. Манойлов, С.А. Злобин [27] G. Perez, J.M. Sanz. Thin Sol. Films, 416, 24 (2002).

[28] I.W. Boyd. Appl. Phys. Lett., 51 (6), 418 (1987).

[29] А.М. Орлов, А.А. Скворцов, А.Г. Клементьев, А.В. Синдяев. Письма ЖТФ, 27 (2), 76 (2001).

[30] Л.И. Бережинский, Н.В. Сопинский, В.С. Хомченко. ЖПС, 68, 103 (2001).

[31] Q. Sun, K.H. Yao, J. Lagowski, H.C. Gatos. J. Appl. Phys., 67 (9), 4313 (1990).

[32] Б.Н. Романюк, Н.И. Клюй, Д. Крюгер, В.П. Мельник, Д.М. Москаль, В.Г. Попов. Оптоэлектрон. и полупроводн.

техн., вып. 31, 159 (1996).

[33] V.V. Artamonov, M.Ya Valakh, N.I. Klyui, V.F. Melnik, A.B. Romanyuk, B.N. Romanyuk, V.A. Yuhimchuk. Nucl.

Instrum. Meth. Phys. Res. B, 147, 256 (1999).

Редактор Л.В. Беляков Photoluminescence of nanocrystalline silicon films formed by pulsed laser deposition with embedded carbon E.B. Kaganovich, I.P. Lisovskyy, E.G. Manoilov, S.A. Zlobin Lashkarev Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, 03028 Kiev, Ukraine

Abstract

The influence of carbon on the photoluminescent properties of films with composition: Si nanocrystals (NC)/SiOx (x 2) matrix is investigated. The time-resolved photoluminescence (PL) spectra in the range of 1.4-3.2 eV and the IR transmission spectra in the range of 650-1500 cm-1 have been measured. It has been found that introduction of carbon in the presence of oxygen under pulsed laser deposition of films resulted in the white-blue spectra, the enhancement of the intensity and stability of PL. This effect is connected with formation of SiObarrier phase instead of SiOx (1 < x < 2), with passivation of the Si dangling bonds on the surface of larger Si NC and with mechanical strengthening of smaller Si NC.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

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.