WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

скольку центры образуются задолго до начала диффузии Естественно предположить, что совершенная граница германия, они формируются, скорее всего, посредством Si–SiO2 отвечает требованиям эффективной ФЛ, а гранизамыкания связей внутри групп близких вытесняемых ца Ge–SiO2 — нет. Присутствие в спектрах комбинациатомов и представляют собой цепочки и ветвящиеся онного рассеяния после 1000C низкочастотного плеча кластеры.

наряду с сигналом от кристаллического Ge (рис. 4) как Центры желтой ФЛ образуются при Ta 600800Cв = раз говорит о релаксации атомов Ge вблизи границы отсутствие диффузионного перераспределения германия.

кристаллитов [25,26]. С другой стороны, оно может Заметная диффузия атомов Ge в SiO2 наблюдалась нами быть следствием одновременного существования мелких при тех же температурах, что и атомов Si в рабоаморфных и более крупных кристаллических нанопрете [22]. Если воспользоваться данными [22], то при ципитатов. С ростом Ta до 1200C благодаря остваль600-800C диффузионное смещение Ge должно состадовскому созреванию средние размеры частиц растут и вить 0.03-0.3 нм. Для диффузионно-контролируемого поверхностный вклад ослабевает (рис. 4). В крупных роста выделений этого мало, но движение Ge в маскристаллитах видимая ФЛ, однако, невозможна из-за штабах межатомных расстояний уже возможно. Мы снятия размерных ограничений. В остающихся после полагаем, что в данном интервале Ta германиевые веотжига 1200C мелких преципитатах граница Ge–SiOтвящиеся кластеры стягиваются в компактные некриулучшится, но в них не может сохраняться кристалличсталлические нанопреципитаты [5,6]. В пользу поность вследствие дестабилизирующего влияния поверхдобного предположения говорит то, что формирование пика вблизи m = 570 нм сопровождается па- ности [27]. О появлении длинноволновой ФЛ после высокотемпературного отжига сообщалось также в [28], дением ФЛ в более длинноволновой области. Против причем ее интенсивность была в несколько десятков диффузионно-контролируемого роста Ge преципитатов и в пользу механизма стягивания свитедельствует так- раз слабее фиолетовой. Мы полагаем, что слабая ФЛ же то обстоятельство, что в ряде работ распреде- вблизи 570 нм после 1200C связана с мелкими некриления преципитатов по размерам не соответствовали сталлическими германиевыми выделениями. Одинакова расчетам по Лифшицу–Слезову [23]. Согласно [23], ли природа центров желтой ФЛ после отжигов при диффузионно-контролируемом росте распределения и 1200C, сказать пока трудно.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Формирование центров фотолюминесценции при отжиге слоев SiO2, имплантированных ионами Ge Заключение [16] L.-S. Liao, X.-M. Bao, X.-Q. Zheng, N.-S. Li, N.-B. Min. Appl.

Phys. Lett., 68, 850 (1996).

При имплантации больших доз ионов Ge в SiO2 цен- [17] Г.А. Качурин, Л. Реболе, И. Скорупа, Р.А. Янков, И.Е. Тысченко, Х. Фрёб, Т. Бёме, Л. Лео. ФТП, 32, тры видимой ФЛ формируются еще до отжига, причем (1998).

доминирует фиолетовая полоса с m 400 нм. Эволюции [18] R. Tohmon, J. Shimogaichi, H. Mizuno, J. Ohki. Phys. Rev.

спектров ФЛ и возбуждения ФЛ при отжигах подобны их Lett., 62, 1388 (1989).

изменениям для системы SiO2 : Si и наблюдаются задолго [19] H. Nishikawa, T. Shiroyama, R. Nakamura, L. Ohki, до температур диффузионного перераспределения Ge.

K. Nagasawa, J. Hama. Phys. Rev. B, 45, 586 (1992).

Это позволяет считать, что и в случае имплантации Ge [20] H. Hosono, Y. Abe, D.L. Kinser, R.A. Weeks, K. Muta, формирование первичных центров ФЛ при низких Ta H. Kawazoe. Phys. Rev., B, 46, 11 445 (1982).

происходит путем образования вначале прямых связей [21] M. Gallagher, U. Osterberg. Appl. Phys. Lett., 63, между соседними избыточными атомами (т. е. кислород(1993).

ных вакансий, полоса с m 400 нм) и с развитием [22] L.A. Nesbit. Appl. Phys. Lett., 46, 38 (1985).

кластеров, дающих широкий спектр слабой ФЛ. Его [23] И.М. Лифшиц, В.В. Слезов. ЖЭТФ, 35, 479 (1958).

трансформация в полосу с m 570 нм при отжигах до [24] J.G. Zhu, C.W. White, L.D. Budai, S.P. Withrow, L. Chen. J.

800C объясняется не диффузионно-контролируемым Appl. Phys., 76, 4386 (1995).

[25] S. Hayashi, M. Ito, H. Kanamori. Sol. St. Commun., 44, ростом выделений, а стягиванием разветвленных класте(1983).

ров в компактные некристаллические преципитаты Ge.

[26] В.А. Гайслер, И.Г. Неизвестный, М.П. Синюков, А.Б. ТаДиффузионное перераспределение Ge становится заметлочкин. Письма ЖЭТФ, 45, 347 (1987).

ным лишь при увеличении Ta до 1000C, и только тогда [27] Z. Iqbal, S. Veprek, A.P. Webb, P. Capezutto. Sol. St. Comформируются германиевые нанокристаллы. Их образоmun., 37, 993 (1981).

вание в отличие от кремниевых не сопровождается [28] J.-Y. Zhang, X.-L. Wu, X.-M. Bao. Appl. Phys. Lett., 71, появлением сильной ФЛ, вызываемой размерными огра(1997).

ничениями. Ее отсутствие обусловлено, по-видимому, Редактор В.В. Чалдышев несовершенством границы раздела Ge–SiO2.

Photoluminescence centers formation Список литературы at annealing of Ge ion implantes SiO[1] T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, layers N. Itoh. J. Appl. Phys., 75, 7779 (1994).

G.A. Kachurin, L. Rebohle, I.E. Tyschenko, [2] H.A. Atwater, K.V. Shcheglov, S.S. Wong, K.J. Vahala, V.A. Volodin, M. Foelskow, W. Skorupa, H. Froeb† R.C. Flagan, M.I. Brongersma, A. Polman. Mater. Res. Soc.

Symp. Proc., 316, 409 (1994).

Institute of Semiconductor Physics Siberian Branch [3] P. Mutti, G. Ghislotti, S. Bertoni, Z. Bonoldi, G.F. Cerofolini, of Russian Academy of Sciences, Z. Meda, E. Grilli, M. Guzzi. Appl. Phys. Lett., 66, 851 (1995).

630090 Novosibirsk, Russia [4] T. Shimizu-Iwayama, Y. Terao, A. Kamiya, M. Takeda, Rossendorf Research Center, S. Nakao. Nucl. Instr. Meth. B, 112, 214 (1996).

D-01314 Dresden, Germany [5] G.A. Kachurin, I.E. Tyschenko, K.S. Zhuravlev, † Technical University of Dresden, N.A. Pazdnikov, V.A. Volodin, A.K. Gutakovsky, A.F. Leier, W. Skorupa, R.A. Yankov. Nucl. Instr. Meth. B, 122, 571 D-01062 Dresden, Germany (1997).

[6] Г.А. Качурин, И.Е. Тысченко, И. Скорупа, Р.А. Янков,

Abstract

Photoluminescence (PL), Raman spectroscopy and К.С. Журавлев, Н.А. Паздников, В.А. Володин, А.К. ГуRutherford back-scattering spectroscopy of -particles were used таковский, А.Ф. Лейер. ФТП, 31, 730 (1997).

to study the formation of light emitting centers in Ge ion implanted [7] Y. Maeda, N. Tsukamoto, Y. Yazawa, Y. Kanemitsu, SiO2 layers. The PL centers were found to form in the asY. Masumoto. Appl. Phys. Lett., 59, 3168 (1991).

implanted layers, while during the low temperature annealing under [8] Y. Kanemitsu, H. Uto, Y. Masumoto, Y. Maeda. Appl. Phys.

800C the increase and decrease in the intensities of the PL bands Lett., 61, 2187 (1992).

were observed. At the same time, the diffusion of Ge atoms [9] M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto. Japan. J. Appl. Phys., 30, in SiO2 was revealed only at the temperatures of 1000C and 687 (1991).

higher. These high-temperature annealings led to formation of Ge [10] S. Hayashi, J. Kanazawa, M. Kataoka, T. Nagareda, K. Yamananocrystals, which, contrary to the Si ones, did not emit strong PL.

moto. Z. Phys. D, 26, 144 (1993).

The formation of PL centers at the low-temperature annealings is [11] J. Maeda. Phys. Rev. B, 51, 1658 (1995).

ascribed not to the diffusion-limited grain growth, but to the direct [12] C.M. Yang, K.V. Shcheglov, K.J. Vahala, H.A. Atwater. Nucl.

bonding of the close atoms segregated from SiO2. A pair of the Instr. Meth. B, 106, 433 (1995).

bonded atoms represents the oxygen vacancy and gives strong violet [13] A.K. Dutta. Appl. Phys. Lett., 68, 1189 (1996).

light, while the clusters of Ge atoms are believed to be responsible [14] K.S. Min, K.V. Shcheglov, C.M. Yang, H.A. Atwater, for the weak longwavelength emission. The absence of the intense M.L. Brongersma, A. Polman. Appl. Phys. Lett., 68, PL from Ge nanocrystals after the high-temperature annealing is (1996).

connected with the non-perfect Ge nanocrystal–SiO2 interface.

[15] M. Zacharias, P.M. Fauchet. Appl. Phys. Lett., 71, 380 (1997).

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.