Влияние фемтосекундного лазерного облучения на структуру и свойства аморфного гидрогенизированного кремния

Abstract

В работе приведены данные по влиянию фемтосекундного лазерного облучения на структуру, оптические свойства, проводимость и фотопроводимость аморфного гидрогенизированного кремния (a-Si:H). Показано, что при фемтосекундном лазерном воздействии происходит кристаллизация a-Si:H, в аморфной матрице появляются включения кристаллического кремния нанометрового размера. Объемная доля кристаллической фазы возрастает при увеличении интенсивности лазерных импульсов. Процесс лазерной кристаллизации пленок a-Si:H сопровождается эффузией водорода из них. Выявлено, что облучение пленок a-Si:H фемтосекундными лазерными импульсами с плотностью энергии более 260 мДж/см2 на воздухе приводит к их однородному по толщине окислению. Изменения в структуре приводят к изменениям электронных свойств a-Si:H. Меняется характерный вид спектральной зависимости коэффициента поглощения, увеличивается в результате лазерного воздействия проводимость a-Si:H. Обнаружена видимая фотолюминесценция с максимумом вблизи 675 нм от пленок a-Si:H, облученных фемтосекундными лазерными импульсами с плотностью энергии большей 260 мДж/см2 на воздухе = The effect of femtosecond laser radiation on the structure, optical properties, conductivity and photoconductivity of amor-phous hydrogenated silicon (a-Si:H) was investigated. It is shown that the laser induced crystallization of a-Si:H takes place under the femtosecond laser radiation and the silicon nanocrystals arise in amorphous matrix. The volume fraction of crystalline phase increases with the intensity of the laser pulses. The process of laser crystallization of films of a-Si:H is accompanied by the effusion of hydrogen. The laser radiation with laser fluence more than 260 mJ/cm2 results in almost homogeneous oxidation of a-Si:H films in the air. Changes in the structure lead to changes in the electronic properties of a-Si:H. The shape of spectral dependence of absorption coeficient сhanges and the conductivity increases under laser radiation. The visible photoluminescence with the maximum near 675 nm of a-Si:H films irradiated in air by femtosecond laser pulses with laser fluence more than 260 mJ/cm2 is exhibited