Эволюция дефектной структуры при ионном синтезе гексагональной фазы кремния

Abstract

Исследовано изменение фотолюминесцентных свойств в процессе формирования гексагональной фазы кремния при облучении ионами Kr+ пленок SiO2/Si и последующем отжиге. Отжиг облученных образцов при температуре 600 °С приводит к появлению интенсивных полос фотолюминесценции при ~ 1240 нм, связанной с образованием фазы 9R-Si, а также при ~ 1320 и 1400 нм, связанных с формированием кластеров из собственных междоузельных атомов. Вариация параметров термообработки, таких как температура и последовательность отжигов, приводит к изменению спектров фотолюминесценции. Последовательный отжиг образцов при температурах 600-900 °С приводит к гашению дефектной люминесценции и одновременному увеличению интенсивности полосы от 9R-Si. Последующий отжиг при 950 °С приводит к исчезновению рассматриваемых полос люминесценции, что связано с трансформацией структуры к стабильной алмазоподобной фазе. Однократный отжиг приводит к возникновению люминесценции только при температуре 600 °С, увеличение температуры приводит к полному гашению люминесценции. Сделан вывод об определяющем влиянии механических напряжений, возникающих при ионном облучении и последующем отжиге, на процессы формирования включений гексагональной фазы 9R-Si.