Воздействие импульсного лазерного излучения на слои кремния, имплантированные ионами железа

Abstract

Исследованы процессы синтеза тонких пленок силицидов железа (FeSi и β-FeSi2) на подложке Si (100), имплантированной Fe+ (D=1016 - 2 X 1017 см-2) при импульсной лазерной обработке (λ = 0.69 мкм, т = 80 нс) в диапазоне плотностей энергии W = 0.6 - 1,4 Дж/см2. Методами рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии и резерфордовского обратного рассеяния изучены структура и фазовый состав синтезированных пленок, а также поведение примеси Fe в Si. Показано, что лазерный отжиг (W= 0,6 - 1.1 Дж/см2, D = 1.8 х 1017 см-2) приводит к формированию эпитаксиальных слоев стехиометрического моносилицида железа FeSi. Повышение энергии в импульсе до 1.4 Дж/см2 сопровождается образованием характерной для жидкофазной кристаллизации ячеистой структуры, состоящей из колонн монокристаплического Si с поперечными размерами 30 - 40 нм, разделенных границами из смеси силицидных фаз (FeSi+ β-FeSi2). В случае малых доз имплантации (D ~ 1016 см-2) ячеистая структура формируется при меньших энергиях в импульсе (~ 0.8 Дж/см2). При этом наблюдается характерное для малорастворимых в Si примесей вытеснение внедренного Fe к поверхности.