Люминесцентные свойства слоев кремния, наноструктурированных путем облучения ионами электрически неактивных элементов

• Автор: Менделева, Юлия Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ГЛАВА 1. Обзор литературы
1Л. Кремний как материал оптоэлектроники
1.2. Свойства квантовых точек
1.3. Пути улучшения светоизлучающих свойств кремния
1.4. Свойства аморфного кремния
1.5. Система нанокристаллов кремния в матрице а-Бц полученная без применения ионного облучения
1.6. Система нанокристаллов кремния в матрице а-Бц полученная с помощью ионного облучения
1.7. Кинетика накопления дефектов при ионном облучении
1.8. Модели аморфизации
1.9. Формулировка задач исследований
ГЛАВА 2. Исследование закономерностей влияния условий ионного облучения на свойства системы я-БЕпс-Б] при дозах, близких к дозе аморфизации (область «малых» доз)
2.1. Методика эксперимента
2.2. Фотолюминесцентные свойства системы а-БЕпс-Бц полученной путем облучения Б1 ионами Аг+ и №+
2.3. Немонотонность дозовой зависимости концентрации УУ-центров
2.4. Оптические свойства а-БЕпс-Б! и а-Бц полученных ионным обучением в области «малых» доз. Модель люминесценции
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. Компьютерный расчет (моделирование) процесса эволюции наноструктуры Б1 при ионном облучении в области «малых» доз
3.1. Введение
3.2. Алгоритм расчета кинетики формирования нанокомпозитной системы а-Бипс-Б1
3.2. Результаты моделирования и их обсуждение
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. «Механическая» модель формирования нанокристаллов кремния в области «больших» доз
4.1. Введение
4.2. Люминесцентные свойства и структура кремния при «больших»
дозах
4.3. Формулировка модели и теоретические оценки
4.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы
Кремний - наиболее распространенный элемент земной коры, сыграл выдающуюся роль в полупроводниковой электронике. Сама природа позаботилась о том, чтобы обеспечить этому материалу лидерство: практически неограниченные сырьевые ресурсы, физико-химические свойства, облегчающие глубокую очистку от примесей и дефектов, близкие к идеальным для планарной технологии свойства термического окисла и др. По оценкам специалистов, ведущее положение кремния в микроэлектронике сохранится и в обозримом будущем. Однако в последнее время лидерству кремния был брошен серьезный вызов в связи с новым этапом в развитии информационных технологий. Непрерывное повышение требований к быстродействию интегральных схем, развитие систем волоконной оптики в коммуникационных сетях и другие факторы выдвинули на первый план оптоэлектронику, как альтернативу традиционной микроэлектронике. Действительно, возможности дальнейшего повышения быстродействия могут быть достигнуты только путем замены электрических связей между активными элементами на оптические. Кроме того, развитие волоконной оптики потребовало разработки комплекса новых светоизлучающих и фотоэлектронных устройств.
Актуальность работы продиктована необходимостью разработки физических основ формирования созданных на основе кремния материалов, обладающих свойствами, которые обеспечили бы применение этого непрямозонного полупроводника для задач оптоэлектроники. Создание излучателей света па основе кремния имеет исключительно важное значение, так’как это в конечном итоге позволило бы инкорпорировать в монолитные интегральные схемы устройства, генерирующие и преобразующие не только электрические, но и оптические сигналы.

3) Пик при ~ 950-1000 нм появляется при дозах, близких к известной из литературы [140, 141] дозе аморфизации, но его положение соответствует положению пика для о-Б! [40].
Обсудим сначала поведение пика ФЛ при ~ 750 нм. Интенсивность его с дозой сначала возрастает, а затем падает. Это связано с появлением (в переходной к аморфизации области доз), а затем (при полной аморфиза-ции) исчезновением нанокристаллов в а-Бь Таким образом, не только при облучении тяжелыми ионами (Кг+) [69, 70], но и ионами средних масс, имеет место ФЛ, связанная с формированием наноструктуры а-Зипс-Бь
На рис.8 показана зависимость интенсивности сигнала ФЛ при 293 К для пика ~ 750 нм от температуры отжига при облучении кремния ионами Ке+.
Температура отжига, °С
Рис.8. Температурная зависимость интенсивности ФЛ при 750 нм образца кремния, облученного ионами №+ (Ф = 5-Ю15 см'2)
Видно, что оптимальная температура отжига - 300°С. При ней достигается отжиг дефектов - центров безызлучательной рекомбинации и одновременно еще сохраняется зонная структура системы, необходимая для соблюдения условий, при которых нанокристалл в матрице а-Бі ведет себя