Сы Ч. Тысченко И.Е. Баталов Р.И. Володин В.А. Попов В.П. Шмелев А.Г. Черкова С.Г.
Фотолюминесценция в видимом спектральном диапозоне пленок SiO2, имплантированных ионами In+ и As+
Докладчик: Сы Ч.
Диоксид кремния (SiO2) является ключевым диэлектриком в современной кремние-вой технологии, благодаря высокому качеству границы раздела Si/SiO2 и низкой плотности встроенных зарядов. Однако, SiO2 имеет низкую диэлектрическую проницаемость, что ограничивает область его применения. Поэтому внедрение нанокристаллов соединений А3В5, таких как InAs, в пленки SiO2 рассматривается как один из способов модифицирова-ния его свойств с целью дальнейшего использования в фотовольтаике и создании биосенсо-ров. Метод ионно-лучевого синтеза представляется одним из наиболее перспективных ме-тодов создания таких наночастиц, так как он совместим с современной кремниевой техно-логией. Целью данной работы является установление природы фотолюминесценции (ФЛ) в видимом спектральном диапазоне при комнатной температуре пленок SiO2, имплантиро-ванных ионами In+ и As+ в условиях ионного синтеза наночастиц InAs.
В термически выращенные пленки SiO2 толщиной ~300 нм были имплантированы ионы As+ с энергией 40 кэВ дозой 6×1015 cм−2, 80 кэВ дозой 9×1015 cм−2 или 135 кэВ дозой 1×1016 cм−2, а затем ионы In+ с энергией 50 кэВ дозой 4×1015 cм−2. Затем образцы были разре-заны на две части, на одну из которых была осаждена пленка Si3N4 толщиной около 140 нм. Последующий отжиг проводился при температуре 700-1100оС в течение 30 минут в атмо-сфере паров N2. Спектры ФЛ возбуждались при комнатной температуре излучением лазера с длинами волн 442 и 473 нм, а также излучением ксеноновой лампы в диапазоне длин волн 300 – 550 нм. Исследовались спектры эмиссии и спектры возбуждения ФЛ. Распределение атомов In и As до и после отжига исследовалось методом спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния. Формирование фазы изучалось с помощью спектроскопии комбинаци-онного рассеяния света (КРС).
Обнаружено, что интенсивность ФЛ в имплантированных пленках SiO2 зависит как от температуры отжига, так и от относительного пространственного распределения атомов In и As (Рис. 1а). Интенсивность ФЛ достигала своего максимума после отжига при темпе-ратурах 900-1000 оС. Спектры ФЛ коррелировали с появлением в спектрах КРС рассеяния на оптических фононах в матрице InAs, а также с формированием нанокристаллов InAs, наблюдаемых методом высокоразрешающей электронной микроскопии. Однако, анализ спектров возбуждения (Рис. 1b) наблюдаемых полос ФЛ показал, что эти пики, скорее, соот-ветствуют излучательным переходам между триплетным и основным синглетным энергети-ческими состояниями в молекулярно-подобных кластерах. Природа этих кластеров обсуж-дается.
К списку докладов