WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

как функции энергии фотона. Сильный рост поглощения d = C(E - Eg )1/2, (1) где — коэффициент поглощения, E — энергия фотона, C — константа, связанная с особенностями зонной струкd туры, Eg — величина прямой зонной щели. Полученное d значение зонной щели Eg 0.83 эВ несколько выше значений, полученных в работах [6,18]. На рис. показана зависимость квадрата экспоненты поглощения (d)2 (d — толщина слоя силицида) от E для Si, имплантированного высокой дозы ионов Fe+ (1.8 · 1017 см-2), полученная по формуле 1 - R d = ln. (2) T Экстраполяция прямолинейного участка на спектре линией до пересечения с осью E дает величину Рис. 4. Спектры пропускания T и отражения R Si, имплантиd Eg 0.83 эВ для сплошного слоя -FeSi2, что сорованного различными дозами ионов Fe+ после ИИО (50 нс, ответствует значениям Eg для -FeSi2, приведенным в 50 А/см2) и дополнительного ТО (800C, 20 мин). Доза, см-2:

1 —1.8 · 1017, 2 —1 · 1016. литературе [4,5,22,23].

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 1324 Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, Е.И. Теруков, В.Х. Кудоярова, G. Weiser, H. Kuehne В спектре ФЛ на рис. 7 видны два максимума при 0.78 и 1.11 эВ. Второй максимум (E 1.11 эВ) связан с непрямыми переходами в запрещенной зоне Si. Наиболее интенсивная линия в спектре с максимумом при 0.78 эВ (1.56 мкм) обусловлена прямыми межзонными переходами в пределах зонной щели FeSi2. Необходимо заметить, что в данном спектре отсутствуют пики ФЛ от дислокационных линий D2-D4 [26], которые наблюдались в низкотемпературных спектрах ФЛ ионно-синтезированных преципитатов -FeSi2 [6,18].

Что касается наиболее интенсивной дислокационной линии D1, положение которой (0.81 эВ) близко к положению наблюдаемого максимума ФЛ (0.78 эВ), то ее природа будет обсуждаться далее. Разница между найРис. 6. Зависимость квадрата экспоненты поглощения от энергии фотона для Si, имплантированного ионами Fe+ дозой денной величиной зонной щели ( 0.83 эВ при 300 K) 1.8 · 1017 см-2 после ИИО и дополнительного ТО. Сплошная и наблюдаемым в эксперименте положением максимума линия — экстраполяция экспериментальных данных для нахоФЛ ( 0.78 эВ при 77 K), возможно, связана с введением ждения величины прямой зонной щели. На вставке показана в запрещенную зону -FeSi2 дефектных и примесных зависимость экспоненты поглощения от энергии фотона.

уровней в процессе ионной имплантации и ИИО. С наличием этих уровней связано сильное гашение сигнала ФЛ при температуре выше 100 K и его исчезновение при температуре выше 210 K (рис. 7, вставка). ТемпературНиже края фундаментального поглощения силицида ная зависимость сигнала ФЛ I(T ) может быть хорошо видно существенное подзонное поглощение (”хвост” аппроксимирована выражением, содержащим две энерУрбаха), обусловленное дефектами и описываемое эмгии активации (E1 и E2):

пирическим правилом [24]:

I(0) E - Eg IPL(T ) = -E1 -E2, (4) = 0 exp, (3) 1 + A exp + B exp EkT kT где 0 — константа, E0 — ширина хвоста Урбаха. где A и B — парные коэффициенты, I(0) — интенВеличина E0 означает, что в поглощение ниже прямой сивность ФЛ при температуре, близкой к абсолютному зонной щели дают вклад как статические структурные, нулю. Найденные из подгонки теоретической кривой к так и динамические тепловые беспорядки. Показано, экспериментальным данным значения энергий активации что при комнатной температуре структурный беспорядок E1 = 23 мэВ и E2 = 110 мэВ. Сравнение полученных за счет границ зерен и других структурных дефектов значений E1 и E2 со значением энергии активации для дает доминирующий вклад в хвост Урбаха [22]. Результаты подгонки значений дефектного поглощения при E < Eg по формуле (3) показаны на вставке рис. 6.

Полученное значение E0 0.22 эВ свидетельствует о повышенной остаточной дефектности силицидного слоя.

Для -FeSi2, синтезированного путем длительного ТО, E0 0.05 эВ [25]. Очевидно, что для уменьшения дефектности слоя -FeSi2 необходим поиск оптимальных режимов ионной имплантации, ИИО и ТО.

3.4. Фотолюминесцентная спектроскопия На рис. 7 показан спектр ФЛ, записанный при 77 K в диапазоне 0.7-1.2эВ для пленки -FeSi2, синтезированной имплантацией Si ионами Fe+ дозой 1 · 1016 см-2 с последующей ИИО и ТО. Спектр ФЛ образца, имплантированного дозой 1.8 · 1017 см-2, не показан, поскольку Рис. 7. Спектр ФЛ Si, имплантированного ионами Fe+ дозой он был сравним с фоном при 77 K. Это объясняется 1 · 1016 см-2 после ИИО и дополнительного ТО, измеренный повышенной степенью дефектности синтезированного при 77 K и мощности возбуждения 50 мВт. На вставке показана сплошного слоя -FeSi2. Схожая картина слабого сигтемпературная зависимость интенсивности сигнала ФЛ с двумя нала ФЛ от сплошного слоя -FeSi2 наблюдалась в энергиями активации (E1, E2), найденными аппроксимацией работах [5,15]. экспериментальных данных (точки) выражением (4).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Импульсный синтез слоев -FeSi2 на кремнии, имплантированном ионами Fe+ дислокационной линии D1 ( 10 мэВ) [5] показывает, [8] K.P. Homewood, K.J. Reeson, R.M. Gwilliam, A.K. Kewell, M.A. Lourenco, G. Shao, Y.L. Chen, J.S. Sharpe, что они существенно различаются. Это различие, а C.N. McKinty, T. Butler. Thin Sol. Films, 381, 188 (2001).

также отсутствие в спектре других дислокационных ли[9] T. Suemasu, Y. Negishi, K. Takakura, F. Hasegawa. Jpn. J.

ний D2-D4 позволяет нам исключить вклад дислокаций Appl. Phys., 39, L1013 (2000).

в сигнал ФЛ в области 1.5 мкм и считать его связанным [10] B.O. Kolbesen, H. Cerva. Phys. St. Sol. (b), 222, 303 (2000).

с прямыми межзонными переходами в преципитатах [11] R. Hodgson, J.E.E. Baglin, R. Pal, J.M. Neri, D.A. Hammer.

-FeSi2.

Appl. Phys. Lett., 37, 187 (1980).

[12] L.J. Chen, L.S. Hung, J.W. Mayer, J.E.E. Baglin, J.M. Neri, D.A. Hammer. Appl. Phys. Lett., 40, 595 (1982).

4. Заключение [13] R.M. Bayazitov, L.Kh. Zakirzyanova, I.B. Khaibullin, I.F. Isakov, A.F. Chachakov. Vacuum, 43, 619 (1992).

Синтез сплошных слоев и мелкодисперсных пленок [14] R.M. Bayazitov, L.Kh. Antonova, I.B. Khaibullin, G.E. Remnev. Nucl. Instr. Meth. B, 139, 418 (1998).

-FeSi2 проводился с использованием имплантации ионов Fe+ в Si (100) двумя различными дозами (1 · 1016 [15] K.J. Reeson, M.S. Finney, M.A. Harry, S.V. Hutchison, Y.S. Tan, D. Leong, T.R. Bearda, Z. Yang, G. Curello, и 1.8 · 1017 см-2) с последующей наносекундной ИИО K.P. Homewood, R.M. Gwilliam, B.J. Sealy. Nucl. Instr. Meth.

имплантированных слоев. Методом рентгеновской диB, 106, 364 (1995).

фракции показано, что ИИО приводит к образованию [16] A.G. Birdwell, R. Glosser, D.N. Leong, K.P. Homewood. J.

смеси двух фаз: FeSi и -FeSi2 с напряженными кристалAppl. Phys., 89, 965 (2001).

лическими решетками. Последующий кратковременный [17] M. Ferrari and L. Lutterotti. J. Appl. Phys., 76, 7246 (1994).

термический отжиг (800C, 20 мин) приводит к полной [18] K. Oyoshi, D. Lenssen, R. Carius, S. Mantl. Thin Sol. Films, трансформации фазы FeSi в фазу -FeSi2 с образованием 381, 194 (2001).

текстурированного слоя. Результаты измерений опти- [19] Y. Maeda, K. Umezawa, Y. Hayashi, K. Miyake. Thin Sol.

Films., 381, 219 (2001).

ческого поглощения свидетельствуют о формировании [20] K. Lefki, P. Muret, E. Bustarret, N. Boutarek, R. Madar, в обоих образцах прямозонных структур с величиной J. Chevrier, J. Derrien, M. Brunel. Sol. St. Commun., 80, оптической щели Eg 0.83 эВ и шириной хвоста Урбаха (1991).

E0 220 мэВ. Показано, что сигнал фотолюминес[21] J. Pankove. Optical processes in Semiconductors (N.Y., ценции при 1.56 мкм, наблюдаемый вплоть до Dover, 1971) p.34.

температуры 210 K, обусловлен прямыми межзонными [22] Z. Yang, K.P. Homewood, M.S. Finney, M.A. Harry, переходами в синтезированных преципитатах -FeSi2.

K.J. Reeson. J. Appl. Phys., 78, 1958 (1995).

[23] V. Daraktchieva, M. Baleva, E. Goranova, Ch. Angelov.

Работа выполнена при поддержке РФФИ ”Ведущие Vacuum, 58, 415 (2000).

научные школы России” (грант 00-15-96615), Фон[24] F. Urbach. Phys. Rev., 92, 1324 (1953).

да НИОКР Республики Татарстан, Россия (грант 16[25] Z. Yang, K.P. Homewood. J. Appl. Phys., 79, 4312 (1996).

03/2001 (Ф)), Научно-образовательного центра КГУ [26] Н.А. Дроздов, А.А. Патрин. Письма ЖЭТФ, 23, 651 (1976).

”Материалы и технологии XXI века” (грант BRHE RECРедактор Л.В. Беляков 007).

Авторы выражают благодарность В.А. Шустову за A pulse synthesis of -FeSi2 layers рентгеновские измерения и В.М. Лебедеву за измерения on silicon implanted with Fe+ ions резерфордовского обратного рассеяния.

R.I. Batalov, R.M. Bayazitov, E.I. Terukov, V.Kch. Kudoyarova, G. Weiser†, H. Kuehne† Список литературы Kazan Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, [1] H. Ennen, J. Schneider, G. Pomrenke, A. Axmann. Appl. Phys.

420029 Kazan, Russia Lett., 43, 943 (1983).

Ioffe Physicotechnical Institute, [2] H. Ennen, G. Pomrenke, A. Axmann, K. Eisele, W. Haydl, Russian Academy of Sciences, J. Schneider. Appl. Phys. Lett., 46, 381 (1985).

194021 St. Petersburg, Russia [3] S. Coffa, C. Franzo, F. Priolo, A. Polman, R. Serna. Phys. Rev.

† Philipps University of Marburg, B, 49, 16 313 (1994).

[4] M.C. Bost, J.E. Mahan. J. Appl. Phys., 58, 2696 (1985); Renthof 5, D-35032, Germany J. Appl. Phys., 64, 2034 (1988).

[5] H. Katsumata, Y. Makita, N. Kobayashi, H. Shibata, M. Hasegawa, I. Aksenov, S. Kimura, A. Obara, S. Uekusa. J.

Appl. Phys., 80, 5955 (1996).

[6] M.G. Grimaldi, S. Coffa, C. Spinella, F. Marabelli, M. Galli, L. Miglio, V. Meregalli. J. Luminesc., 80, 467 (1999).

[7] T. Suemasu, Y. Iikura, K. Takakura, F. Hasegawa. J. Luminesc., 87-89, 528 (2000).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, 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.