Свечение ионно-имплантированного кремния в ИК-диапазоне: люминесценция от дислокаций и нанокристаллов А3В5

Abstract

Исследована фотолюминесценция и микроструктура монокристаллического кремния, имплантированного ионами III и V групп Периодической системы. Показано, что в результате имплантации ионов BF22+ и последующего отжига при 900 – 1000°С в кремнии формируются слои дислокационных петель. Это приводит к увеличению интенсивности краевой люминесценции кремния и появлению дополнительной эмиссии в ближнем ИК-диапазоне с максимумом при 0.99 эВ, соответствующим положению пика дислокационной люминесценции D4. Для образцов Si с нанокристаллами InAs, сформированными «горячей» высокодозной имплантацией ионов (As + In) с последующим отжигом при 1050°С, наблюдается широкая полоса люминесценции в области 0.78 – 1.03 эВ. Отжиг при 950°С приводит к формированию ячеистой дислокационной структуры в результате релаксации напряжений на нанокристаллах InAs с прорастанием дислокаций в кремниевую матрицу. Для образцов с ячеистой структурой наблюдается характерный спектр с интенсивными узкими полосами при 0.807 и 0.873 эВ, совпадающими с положением дислокационных пиков D1 и D2 = We have reported results on photoluminescence and microstructure of crystalline Si implanted with ions of III and V Group of Periodic Table. It is found the formation of dense layers of dislocation loops in Si implanted with BF22+ ions and annealed at 900 – 1000 °С. That results in an increased intensity of Si edge luminescence and an appearance of additional emission in near-IR range with maximum at 0.99 eV. The maximum position coincides to the energy of so-called D4 line of dislocation-related luminescence. A broad band of 0.78 – 1.03 эВ is observed in PL spectra of Si with InAs nanocrystals formed by “hot” high-fluence implantation of (As + In) followed by annealing at 1050 °С. Annealing at 950 °С leads to the formation of cellular dislocation structure due to a strain relaxation at InAs nanocrystals accompanied by a propagation of dislocations into Si matrix. Characteristic PL spectrum with peaks at 0.807 and 0.873 eV is observed for the samples of cellular structure. These peaks position coincides with the location of dislocation-related peaks D1 and D2