Структура, фото- и электролюминесценция диоксида кремния, имплантированного высокими дозами ионов олова

Abstract

Образцы SiO2 /Si имплантировались ионами олова с энергией 200 и 80 кэВ дозами 5 ⋅ 1016 и 1 ⋅ 1017 см–2 с последующим отжигом при 800 и 900 °C в течение 60 мин на воздухе. Структурные и излучательные свойства сформированных композитов (SiO2 + нанокластеры на основе Sn) изучались методами резерфордовского обратного рассеяния, просвечивающей электронной микроскопии в технике cross-section, фото- и электролюминесценции. В оксидной матрице сразу после имплантации формируется слой нанокластеров β-Sn. Термообработка в окисляющей атмосфере приводит к структурной перестройке имплантированных слоев – деформации изначально гладкой поверхности оксидной пленки и формированию в приповерхностной области дендритов, предположительно связанных с образованием фазы SnO2. Для образцов SiO2/Si после отжига наблюдается интенсивная фотолюминесценция в фиолетовой области спектра (∼3,1 эВ), а также интенсивная электролюминесценция при плотности тока через структуру более 2 мА /см2 . Корреляция спектров фото- и электролюминесценции позволяет сделать вывод о том, что и фото-, и электролюминесценция пленки SiO2, обогащенной оловом, обусловлены одними и теми же центрами свечения. Обсуждается природа наблюдаемого свечения.