WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

С увеличением числа нанокристаллитов естественно связать и наблюдавшееся нами усиление ФЛ облученных образцов после отжига при 1000C. Оно, вероятно, является результатом суммирования интенсивностей исходных и новых излучателей. Новые нанокристаллы могли образоваться не только вследствие кристаллизации под пучком при 20C. Появление коротковолновой ФЛ при облучении (рис. 1) свидетельствует о радиационностимулированной сегрегации Si из SiO2 с образованием пар Si–Si (синяя ФЛ) и более сложных люминесцирующих комплексов [26,27]. Из рис. 1 видно, что в слоях с избыточным Si коротковолновая ФЛ растет под облучением заметно быстрей и имеет более развитый спектр. Таким образом, помимо непосредственной радиационной модификации кремниевых выделений имело место, очевидно, взаимодействие этих выделений с вытесняемыми атомами Si. В результате имевшиеся в слое некристаллические кремниевые нанопреципитаты смогли кристаллизоваться после повторного отжига при 1000C.

Заключение На начальных стадиях облучения легкими частицами нанокристаллов Si в слое SiO2 происходит гашение их ФЛ, обусловленной квантово-размерными ограничениями, причем оно не связано с аморфизацией.

ФЛ исчезает при дозах ионов, соответствующих всего 1 смещению на нанокристалл. Гашение ФЛ обусловлено, по-видимому, введением центров безызлучательной рекомбинации. Нанокристаллы при этом не только не аморфизируются, но их количество под облучением даже растет. Кристаллизация кремниевых нановыделений под облучением при 20C происходит в том же дозовом интервале, что и гашение ФЛ, т. е. на уровне 1 смещение на нанокристалл. С ионизацией этот эффект не связан, и Рис. 4. Гистограммы изменения числа нанокристалллов Si его механизм, возможно, родствен ударной кристаллизапри увеличении дозы ионов He+ (a) и времени облучения ции. Нанокристаллы Si в отличие от объемного материаэлектронами (b) — показаны подсчеты по 4 участкам.

ла могут аморфизироваться при комнатной температуре под действием электронов и легких ионов. Это происФизика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Действие облучения и последующего отжига на нанокристаллы Si, сформированные в слоях SiO2 ходит при дозах -частиц, соответствующих примерно [18] G.A. Kachurin, I.E. Tyschenko, K.S. Zhuravlev, N.A. Pazdnikov, V.A. Volodin, A.K. Gutakovsky, A.F. Leier, W. Scorupa, 0.2 смещениям на атом в нанокристаллах размерами R.A. Yankov. Nucl. Instrum. Meth. B, 122, 571 (1997).

5нм (вместо 1 смещение / атом, необходимого для [19] G.A. Kachurin, K.S. Zhuravlev, N.A. Pazdnikov, A.F. Leier, аморфизации объемного Si ионами средней и большой I.E. Tysсhenko, V.A. Volodin, W. Scorupa, R.A. Yankov. Nucl.

массы). Гашение ФЛ и аморфизация происходят благодаInstrum. Meth. B, 127 / 128, 583 (1997).

ря взаимодействию генерируемых подвижных дефектов [20] Г.А. Качурин, И.Е. Тысченко, В. Скорупа, Р.А. Янков, с поверхностью нанокристаллов. Поскольку электроны К.С. Журавлев, Н.А. Паздников, В.А. Володин, А.К. Гупроизводили в основном быстро рекомбинирующие пары таковский, А.Ф. Лейер. ФТП, 31, 730 (1997).

Френкеля, их потери на аморфизацию оказались выше, [21] Г.А. Качурин, А.Ф. Лейер, К.С. Журавлев, И.Е. Тысченко, А.К. Гутаковский, В.А. Володин, В. Скорупа, Р.А. Янков.

чем у -частиц. Отжиг дефектов в нанокристаллах Si ФТП, 32, 1371 (1998).

происходит при температурах ниже 800C, однако для [22] T. Takamori, R. Messier, R. Roy. Appl. Phys. Lett., 20, восстановления кристаллически аморфизированных пре(1972).

ципитатов требуются более высокие температуры. После [23] A. Mineo, A. Matsuda, T. Kurosu, M. Kikuchi. Sol. St. Comотжига облученных слоев при 1000C интенсивность mun., 13, 329 (1973).

ФЛ нанокристаллов оказывается в несколько раз выше, [24] С.И. Романов, Л.С. Смирнов. ФТП, 10, 876 (1976).

чем после их формирования при 1150C. Эффект объяс- [25] H.A. Atwater, W.L. Brown. Appl. Phys. Lett., 56, 30 (1990).

[26] L.-S. Liao, X.-M. Bao, N.-S. Li, X.-Q. Zhang, N.-B. Min. J.

няется суммированием интенсивностей ФЛ изначально Luminesc., 68, 199 (1996).

созданных нанокристаллов и новых, появившихся вслед[27] Г.А. Качурин, Л. Реболе, В. Скорупа, Р.А. Янков, ствие облучения.

И.Е. Тысченко, Х. Фреб, Т. Беме, К. Лео. ФТП, 32, (1998).

Авторы признательны С.В. Шемякину за помощь в работе.

Редактор В.В. Чалдышев Effect of irradiation and subsequent Список литературы annealing on Si nanocrystals, formed in SiO2 layers [1] L.T. Canham. Appl. Phys. Lett., 57, 1046 (1990).

G.A. Kachurin, S.G. Yanovskaya, M.-O. Ruault, [2] L.Wang, C. Lin, P. Liu, Z. Zhou, S. Zou. Mater. Res. Soc.

Symp. Proc., 316, 445 (1994). A.K. Gutakovsky, K.S. Zhuravlev, O. Kaitasov, [3] X.-M. Bao, H.-O. Yang, F. Yan. J. Appl. Phys., 79, 1320 (1996).

H. Bernas [4] X.-M. Bao, H.-Q. Yang. Appl. Phys. Lett., 63, 2246 (1993).

Institute of Semiconductor Physics SO RAN, [5] J.S. Barbour, D. Dimos, T.R. Guillinger, M.J. Kelly, S.S. Tsao.

630090 Novosibirsk, Russia Appl. Phys. Lett., 59, 2088. (1991).

CSNSM-CNRS / IN2P3, [6] B.R. Mehta, M.K. Sahay, L.K. Malhotra, D.K. Avasthi, R.K. Soni. Thin. Sol. Films, 289, 95 (1996). 91405 Orsay, France [7] S. Tanaka, H. Koyama, N. Koshida. Appl. Phys. Lett., 73, (1998).

Abstract

Si nanocrystals formed in SiO2 layers and capable to [8] R.R. Kunz, P.M. Nitishin, H.R. Clark, M. Rothschild, B. Ahem.

emit visible light due to the quantum confinements, were irradiated Appl. Phys. Lett., 67, 1766. (1995).

with 400 keV electrons or 30–130 keV He+ ions. Photolumines[9] Е.В. Астрова, В.В. Емцев, А.А. Лебедев, Д.И. Полоскин, cence (PL) and electron microscopy were used to characterize А.Д. Ременюк, Ю.В. Рудь, В.Е. Харциев. ФТП, 29, the samples after the irradiations and subsequent anneals at (1995).

600-1000C. At doses as low as 1 displacement / nanocrystal [10] А.А. Лебедев, А.М. Иванов, А.Д. Ременюк, Ю.В. Рудь.

the irradiations quenced PL, but simultaneously increased the numФТП, 30, 188 (1996).

[11] J.-L. Maurice, A. Riviere, A. Alapini, C. Levy-Clement. Appl. ber of nanocrystals. After the doses of 1000 displ. / nanocrystal Phys. Lett., 66, 1665 (1995).

( 0.2displ. / atom), the amorphization was observed, as unlike [12] Y.M. Huang. Appl. Phys. Lett., 71, 3850 (1997).

the case of a bulk Si. The effects are ascribed to generation of point [13] J.S. Fu, J.C. Mao, E. Wu, Y.Q. Jia, B.R. Zhang, L.Z. Zhang, defects and their accumulation on Si–SiO2 interfaces. Annealing G.G. Qin, G.S. Wui, Y.H. Zhang. Appl. Phys. Lett., 63, below 800C recovered PL, while the temperature of 1000C (1993).

was needed for crystallization the amorphized Si nanoinclusions.

[14] T.M. Bhave, S.V. Bhoraskar, P. Singh, V.N. Bhoraskar. Nucl.

After the post-irradiation annealing at 1000C, the PL intensity Instrum. Meth. B, 132, 409 (1997).

became several times stronger than that from the initial samples [15] В.В. Ушаков, В.А. Дравин, Н.Н. Мельник, Е.А. Константиprepared at 1150C. The increased PL from the irradiated and нова, В.Ю. Тимашенко. ФТП, 31, 1126 (1997).

annealed layers is assumed to be a sum of the intensities from [16] T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, R. Fujita, the initial nanocrystals and from the new ones that appeared due N. Itoh. J. Appl. Phys., 75, 7779 (1994).

[17] P. Mutti, G. Ghislotti, S. Bertoni, L. Bonoldi, G.F. Cerofolini, to irradiation.

L. Meda, E. Grilli, M. Guzzi. Appl. Phys., Lett., 66, (1995).

8 Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, 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.