Наноструктурирование кремния ионными пучками

Description

Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Физико-химические основы нанотехнологий». - Нижний Новгород, ННГУ, 2007. - 81 с.Рассмотрены физические принципы формирования наноструктурированных слоев кремния путем ионного облучения. При дозах облучения, близких к дозе аморфизации, внутри аморфного слоя сохраняются кристаллические наноразмерные области, обладающие свойствами квантовых точек. Система способна после отжига при 250-300°С люминесцировать в видимом и ближнем ИК-диапазоне при комнатной температуре. Наблюдаются два пика фотолюминесценции (ФЛ) – более коротковолновый связан с излучением нанокристаллов, а другой – с излучением а-Si-матрицы. О том, что люминесцентные свойства связаны с формированием указанной композитной системы свидетельствуют следующие факты: соответствие спектрального положения коротковолнового пика ФЛ с положением пика для нанокристаллов Si, сформированных другими способами; совпадение дозовой зависимости интенсивности ФЛ с таковой, рассчитанной по модели, учитывающей кинетику накопления дефектов и переход в аморфное состояние, данные по дозовой зависимости сигнала ЭПР. Приведен алгоритм расчета, принимающий во внимание статистический характер дефектообразования и вторичные процессы. Описаны модели ФЛ, предложенные с учетом экспериментальных данных по ширине оптической щели аморфного слоя.При облучении с дозами, существенно превышающими дозу аморфизации, наблюдаются аналогичная ФЛ (даже в отсутствие отжига). Для этого случая предложена модель наноструктурирования, основанная на предположении о фрагментации кристаллических слоев кремния под действием акустических волн, испускаемых точечными дефектами.