WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

дозы еще до проведения отжига. При последующих Хотя по данным XPS сегрегация Si из SiO2 с образоватермообработках одновременно идут два процесса — нием фазовых выделений при температуре 1000C уже вытеснение избыточного Si из SiO2 с переходом к домив основном завершается, интенсивная PL наблюдалась нированию связей Si–Si4 и ослабление широкой полосы лишь после отжига при температуре 1100C (рис. рассеяния, вызываемого кластерами кремния. Последи 5). Согласно работам [1,4–6], появление интенсивной нее объясняется трансформацией рыхлых нефазовых красной PL происходит вследствие формирования нк-Si.

выделений Si в более компактные фазовые, имеющие Исчезновение рамановского рассеяния справа от пика выраженную поверхность раздела с SiO2. С поверхност490 см-1 и появление характерного для нк-Si рассеяния в высокочастотной области (рис. 4) несомненно явля- ным рассеянием связан наблюдавшийся в рамановских ется следствием кристаллизации. Таким образом, для спектрах пик 490 см-1. Сегрегация избыточного Si закристаллизации уже сформировавшихся фазовых нано- вершается в основном при отжиге при температурах размерных выделений Si требуются существенно более менее 1000C, однако интенсивная фотолюминесценция, высокие температуры, чем обычные для кристаллизации характерная для квантово-размерных кристаллитов Si, аморфного кремния 500-600C. Аналогичный эффект появляется лишь после отжига при 1100C. При этом Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. О формировании нанокристаллов кремния при отжиге слоев SiO2, имплантированных ионами Si „поверхностный“ пик 490 см-1 сохраняется, а пик рас- [20] L.A. Nesbit. Appl. Phys. Lett., 46, 38 (1985).

[21] Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, M.-O. Ruault, А.К. Гутаковсеяния аморфными выделениями Si вблизи 480 см-ский, К.С. Журавлев, O. Kaitasov, H. Bernas. ФТП, 34, сменяется высокочастотным в диапазоне 495-520 см-1, (2000).

где рассеивают нанокристаллы Si. Оценки размеров [22] T.R. Guilinger, M.J. Kelly, D.R. Tallant, D.A. Redman, нанокристаллов по данным фотолюминесценции и раD.M. Follstaedt. MRS Symp. Proc., 283, 115 (1993).

мановского рассеяния свидетельствуют о наличии в [23] J. Zi, H. Buscher, C. Falter, W. Ludwig, K. Zhang, X. Xie.

кристаллитах ядра и поверхностного слоя толщиной Appl. Phys. Lett., 69, 200 (1996).

около нанометра. Противодействие поверхностного слоя [24] P. Mishra, K.P. Jain, Phys. Rev. B, 62, 14 790 (2000).

является, по-видимому, основной причиной высокой [25] T. Okada, T. Iwaki, K. Yamamoto, H. Kasahara, K. Abe. Sol.

температуры кристаллизации кремниевых нановыделеSt. Commun., 49, 809 (1984).

ний.

[26] T. Inokuma, Y. Wakayama, T. Muramoto, R. Aoki, Y. Kurata, S. Hasegawa. J. Appl. Phys., 83, 2228 (1998).

Авторы признательны В.Д. Ахметову за содействие в Редактор Т.А. Полянская проведении экспериментов.

Работа выполнена при поддержке грантом РФФИ On the formation of Si nanocrystals under № 00-02-17963 и Межотраслевой научно-технической annealing of SiO2 layers implanted with Si программой „Физика твердотельных наноструктур“.

ions G.A. Kachurin, S.G. Yanovskaya, V.A. Volodin, Список литературы V.G. Kesler, A.F. Leier, M.-O. Ruault [1] T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, Institute of Semiconductor Physics, N. Itoh. J. Appl. Phys., 75 (12), 7779 (1994).

Siberian Branch of Russian Academy of Sciences [2] U. Herrmann, H.H. Dunken, E. Wendler, W. Wesch. J. Non630090 Novosibirsk, Russia Cryst. Sol., 204, 237 (1996).

CSNSM-CNRS/IN2P3, [3] E. Wendler, U. Herrmann, W. Wesch, H.H. Dunken. Nucl.

Instr. Meth. B, 116, 332 (1996). 91405 Orsay, France [4] G.A. Kachurin, I.E. Tyschenko, K.S. Zhuravlev, N.A. Pazdnikov, V.A. Volodin, A.K. Gutakovsky, A.F. Leier, W. Skorupa,

Abstract

Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy, R.A. Yankov. Nucl. Instr. Meth. B, 112, 571 (1997).

and photoluminescence have been used to study the formation of [5] P. Mutti, G. Ghislotti, S. Bertoni, J. Bonoldi, G.F. Cerofolini, Si nanocrystals in SiO2 implanted with Si ions. Si clusters have J. Meda, E. Grilli, M. Guzzi. Appl. Phys. Lett., 66, 851 (1995).

been found to be formed in the as-implanted layers, providing [6] Г.А. Качурин, А.Ф. Лейер, К.С. Журавлев, И.Е. Тысченко, the excessive Si concentration is over 3 at.%. The annealing А.К. Гутаковский, В.А. Володин, В. Скорупа, Р.А. Янков.

temperature raise makes the number of Si–Si4 bonds increase, ФТП, 32, 1371 (1998).

however, the Raman scattering by Si clusters diminishes. The [7] S.P. Withrow, C.W. White, A. Meldrum, J.D. Budai, D.M. Hembree, Jr., J.C. Barbour. J. Appl. Phys., 86, 396 effect is explained by a transformation of the chain-like Si clusters (1999).

into dense Si nanoparticles with distinct phase boundaries. The [8] S. Hayashi, T. Nagareda, Y. Kanazawa, K. Yamamoto. Jap. J.

observed Raman band having a peak at 490 cm-1 is ascribed to Appl. Phys., 32, 3840 (1993).

the boundary scattering. Segregation of Si nanoprecipitates had [9] T. Ehara, S. Machida. Thin Sol. Films, 346, 275 (1999).

ended about 1000C, but the strong photoluminescence typical [10] K. Jackson, M.R. Pederson, D. Porezag, Z. Hajnal, T. Frafor Si nanocrystals manifested itself only after 1100C. High nenheim. Phys. Rev. B, 55, 2549 (1997).

crystallization temperature of Si nanocrystals is likely to take place [11] Y. Guyot, B. Champagnon, M. Boudeulle, P. Melinon, B. Predue to counteraction of the nanoprecipitate surface layer.

vel, V. Dupius, A. Perez. Thin Sol. Films, 297, 188 (1997).

[12] В.Г. Бару, М.И. Елинсон, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.А. Лузанов, Н.Н. Мельник, Г.В. Степанов, А.П. Чернушич. Микроэлектроника, 27, 45б (1998).

[13] S. Veprek, F.-A. Sarrot, Z. Iqbal. Phys. Rev. B, 36, 3344 (1987).

[14] Ch. Ossadnik, S. Veprek, I. Gregora. Thin Sol. Films, 337, (1999).

[15] Р.З. Валиев, И.В. Александров. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией (М., Логос, 2000).

[16] H.H. Andersen, E. Johnson. Nucl. Instr. Meth. B, 106, (1995).

[17] Ю.И. Петров. Кластеры и малые частицы (М., Наука, 1986).

[18] S. Hayashi, H. Kanamori. Phys. Rev. B, 26, 7079 (1982).

[19] А.Ф. Лейер, Л.Н. Сафронов, Г.А. Качурин. ФТП, 33, (1999).

4 Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, 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.