ДИСЛОКАЦИОННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В ИОННОИМПЛАНТИРОВАННОМ КРЕМНИИ С РАЗЛИЧНЫМИ ОРИЕНТАЦИЯМИ ПОВЕРХНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ДИСЛОКАЦИОННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В ИОННО-ИМПЛАНТИРОВАННОМ КРЕМНИИ С РАЗЛИЧНЫМИ ОРИЕНТАЦИЯМИ

ПОВЕРХНОСТИ

Зотов А.А.1' 3, Терещенко А.Н.1, Королев Д.С.2, Никольская А.А.2, Михайлов А.Н.2, Белов А.И.2, Тетельбаум Д.И.2

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук, г. Черноголовка,

Россия, tan@issp.ac.ru 2Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», г. Нижний Новгород, Россия 3 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, Россия, aleksandr.zotov.99@mail.ru

Исследованы закономерности влияния ориентации исходной подложки и условий постимплантационного отжига на интенсивность и температурную зависимость интенсивности линии D1 для образцов кремния p-типа и n-типа, имплантированных ионами кремния, с последующим отжигом. Показано, что люминесцентные свойства образцов зависят как от ориентации поверхности, так и от температуры последующего отжига. Образование дислокационной структуры в исследуемых монокристаллах кремния осуществлялось имплантацией ионов Si+ с энергией 100 кэВ и дозой 11015 см-2 с последующим термическим отжигом. Была исследована серия образцов кремния p- и n-типа проводимости, отличающихся концентрацией легирующей примеси (бора или фосфора). Монокристаллы Si были выращены по методу Чохральско-го с ориентацией поверхности (111) и (100). Все образцы серии проходили постим-плантационный отжиг при температуре 900°С в смешанной атмосфере (50% О2 -50% N2). Также была исследована серия образцов с постимплантационным отжигом при температуре 1100°С в различных атмосферах (100% О2, а также 100% N2).

В результате были получены зависимости люминесцентных свойств образцов от ориентации поверхности, примесного состава, температуры и атмосферы отжига. Исследования были проведены методом фотолюминесценции в температурном интервале 4.2 - 300К.

Обнаружено, что интенсивность свечения линии D1 ДЛ в образцах Si(111) оказывается заметно выше, чем у образцов Si(100), отожженных при тех же условиях. Показано также, что отжиг при температуре 900°C приводит к появлению более интенсивного свечения по сравнению с образцами, отожженными при 1100°C.

Наиболее интересным фактом является то, что для образцов Si (111) при определенных условиях термообработки наблюдается аномальная температурная зависимость интенсивности линии D1 ДЛ. В таких образцах люминесценция сохраняется до температур, близких к комнатной. Это открывает перспективы для возможного практического применения кремниевых светоизлучающих структур с дислокационной люминесценцией в оптоэлектронных устройствах нового поколения.