WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 606 А.В. Васин, А.В. Русавский, В.С. Лысенко, А.Н. Назаров, В.И. Кушниренко, С.П. Старик, В.Г. Степанов синтеза возможны флуктуации состава. Элементный со- свободного негидрогенизированного углерода (C-C).

став пленок (кроме водорода) после отжига практически Кластеризация свободного углерода свидетельствует об не изменяется. Поэтому естественно сделать вывод, что увеличении степени неоднородности структуры пленок.

изменение оптической ширины запрещенной зоны при Это подтверждается уширением полосы поглощения в отжиге не связано с изменением состава. Можно пред- области 800 см-1. Причиной увеличения химической и положить, что одним из факторов, определяющих изме- структурной неоднородноcти является нестабильность нение Eg при отжиге, является изменение количества химически разупорядоченной системы. Однако необи характера водородных связей. Химически связанный ходимо отметить, что неизменность параметров половодород может влиять на величину оптической ширины сы ФЛ (кроме ее амплитуды) при отжиге означает запрещенной зоны за счет того, что электронные переналичие структурных областей, электронные свойства ходы между связывающими и антисвязывающими состокоторых при отжиге изменяются мало. Мы предполаяниями на углерод-водородных и кремний-водородных гаем, что данные области являются аморфными кластесвязях значительно больше, чем соответствующая энеррами стехиометрического негидрогенизированного каргия переходов на кремний-углеродных связях. Известно бида кремния, в которых координация атомов сооттакже, что энергия связи C–H (4.2 эВ) больше, чем ветствует объемному карбиду кремния. По-видимому, энергия связи Si–H (3.4 эВ) [7], поэтому можно ожиизлучательная рекомбинация происходит именно в этих дать, что вклад углерод-водородных связей в увеличение структурных областях. Эти химически упорядоченные оптической ширины запрещенной зоны больше, чем кластеры являются термически стабильными, и энергия соответствующий вклад от кремний-водородных связей.

излучательных переходов, как и „локальная“ оптичеЭто подтверждается небольшим увеличением Eg после ская ширина запрещенной зоны, в них не изменяетвакуумного отжига при 450C. При такой температуре ся вплоть до температуры отжига 850C. Изменение кремний-водородные связи уже разрушаются, в то время структуры ближнего порядка, кластеризация свободнокак углерод-водородные связи все еще стабильны [9].

го углерода и связанное с этим изменение поглощеВысвободившийся слабо связанный атомарный водород ния в области фундаментального края происходят в мигрирует по материалу пленки и может быть захвачен негомогенных, химически разупорядоченных областях.

оборванными связями атомов углерода. Это приводит С этой точки зрения приходится признать, что величик увеличению количества углерод-водородных связей на оптической ширины запрещенной зоны, полученная и увеличению относительной интенсивности поглощес помощью соотношения Тауца, является не вполне ния в области 1000 см-1. При этом увеличение Eg за адекватной величиной применительно к многокомпосчет увеличения количества связей C–H преобладает нентным аморфным полупроводниковым материалам, над конкурирующим эффектом уменьшения Eg за счет характеризуемым структурной и химической неоднородуменьшения количества связей Si–H. При более высоких ностью.

температурах ( 550) разрушаются как связи Si–H, так и связи C–H.

Приведенные данные хорошо согласуются с резуль5. Заключение татами работы [1]. В [1] было обнаружено, что концентрация парамагнитных центров Ns в стехиометрических Проведены исследования влияния температуры вакупленках a-Si0.5C0.5 : H, полученных разложением метанумного отжига на край фундаментального поглощения силановой смеси в плазме тлеющего высокочастотного и структуру ближнего порядка в пленках a-SiC : H.

разряда, увеличивается на 1–1.5 порядка после вакуУстановлено, что при относительно низкой температуре умного отжига при температуре 300–500C. Авторы вакуумного отжига (450C) происходит перераспредепредположили, что при относительно низких темпеление химически связанного водорода: обрыв кремнийратурах слабо связанный водород высвобождается и водородных связей, захват атомарного водорода ободиффундирует из нанопор в объем материала пленки.

рванными связами углерода и, как следствие, „разгоПри этом происходит дополнительная пассивация оборание“ фотолюминесценции. При высокой температуре рванных связей. При увеличении температуры отжига (выше 650C) происходит кластеризация свободного выше 500C наблюдалось постепенное увеличение Ns.

углерода. Показано, что изменение величины оптичеПроведенные нами изменения электронного парамагнитской ширины запрещенной зоны при вакуумном отжиге ного резонанса пленок a-SiC : H полностью согласуются определяется изменением количества и характера водос этими данными. Кроме этого, как было показано родных связей и кластеризацией свободного углерода.

выше, после низкотемпературного отжига мы наблюдаНа основании анализа влияния температуры отжига на ли резкое увеличение интенсивности видимой ФЛ. Это край фундаментального поглощения и фотолюминесценпозволяет утверждать, что центрами безызлучательной цию предлагается структурная модель пленок a-SiC : H, рекомбинации в пленках аморфного карбида кремния являются электронные состояния, связанные с оборван- согласно которой структура материала пленок состоит ными связями атомов углерода. из однородных кластеров аморфного карбида кремния и Уменьшение величины Eg при высоких температурах матрицы химически разупорядоченного твердого раствоотжига (выше 650C) можно объяснить кластеризацией ра a-Si1-xCx : H.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Влияние температуры вакуумного отжига на край фундаментального поглощения... Список литературы [1] I.N. Trapeznikova, O.I. Kon’kov, V.E. Chelnokov, E.I. Terukov, M.P. Vlasenko. Proc 5th Int. Conf. SiC and Related Materials (Washington, DC, 1993) p. 125.

[2] I. Magafas. J. Non-Cryst. Sol., 318 (1–2), 158 (1998).

[3] A.L. Baia Neto, S.S. Camargo, jr., R. Carius. Surf. Coat.

Technol., 120–121, 395 (1999).

[4] R. Messier, A.P. Giri, R.A. Roy. J. Vac. Sci. Technol. A, 2 (2), 500 (1984).

[5] J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu. Phys. Status Solidi, 15 (1), 627 (1966).

[6] Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах (М., Мир, 1982) т. 1, гл. 6, с. 334.

[Пер. с англ.: N.F. Mott, E.A. Davis. Electron processes on non-crystalline materials (Clarendon Press, Oxford, 1979)].

[7] J. Cui, Rusli, S.F. Yoon. J. Appl. Phys., 89 (5), 2699 (2001).

[8] A.L. Baia Nato, S.S. Camargo, R. Carius, F. Finger, W. Beyer.

Surf. Coat. Technol., 120–121, 395 (1999).

[9] L. Magafas. J. Non-Cryst. Sol., 238 (1–2), 158 (1998).

Редактор Л.В. Шаронова Effect of vacuum annealing temperature on the fundamental absorption edge and structure relaxation of a-SiC : H films A.V. Vasin, A.V. Rusavsky, V.S. Lysenko, A.N. Nazarov, V.I. Kushnirenko, S.P. Starik, V.G. Stepanov Institution of Semiconductor Physics, 03026 Kiev, Ukraine Bakul Institute of Superhard Materials, 04074 Kiev, Ukraine

Abstract

Experimental results of the investigation of the vacuum annealing temperature effect on characteristics of fundamental absorption edge and the short order reconstruction in amorphous hydrogenated silicon carbide thin films, a-SiC : H, prepared by magnetron sputtering are presented. It is shown that redistribution of chemically bonded hydrogen that takes place at low annealing temperature (450C) is determined by (1) breaking silicon-hydrogen bonds and (2) trapping atomic hydrogen by carbon dangling bonds. This leads to enhancement of visible photoluminescence. Breaking of carbon-hydrogen bonds and clusterization of amorphous carbon are observed at a higher annealing temperature. It is substantiated that nonradiative recombination centers in a-SiC : H films are mainly associated with carbon related dangling bonds.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, 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.