Исследование модификации структурных и люминесцентных свойств аморфных пленок кремния и нитрида кремния лазерным облучением для систем оптоэлектроники : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель И. Н. Пархоменко

Abstract

Объектами исследования являются пленки нитрида кремния, полученные методом газофазного химического осаждения, прошедшие равновесную термическую обработку и лазерный отжиг. Цель НИР: оптимизация режимов импульсных лазерных воздействий для улучшения структурных и люминесцентных свойств аморфных пленок нитрида кремния. В результате методами плазмохимического газофазного осаждения и газофазного химического осаждения при низком давлении на кремниевые подложки были осаждены пленки нитрида кремния SiNx. Стехиометрический параметр «х», рассчитанный на основе данных резерфордовского обратного рассеяния, варьировался в диапазоне 0,4–1,5. Показано, что исходные слои нитрида кремния характеризуются сигналом фотолюминесценции, интенсивность и спектральная форма которого зависят как от метода получения (PECVD, LPCVD), так и от соотношения реагирующих газов в процессе осаждения. Для улучшения светоизлучающих свойств нитридных пленок проведены равновесный термический отжиг при температурах 600–1200 °C в течение 3–60 мин и импульсный лазерный отжиг рубиновым лазером при плотностях энергии в импульсе 0,45–2 Дж/см2. Показано, что для улучшения люминесцентных свойств PECVD пленок нитрида кремния наиболее предпочтительным является равновесный термический отжиг при относительно небольших температурах (~600 °C). Лазерный отжиг PECVD-пленок приводит к ослаблению интенсивности фотолюминесценции в зелено-красной области спектра. Кроме того, облучение лазерным импульсом с плотностью энергии 1,1 Дж/см2 и выше приводит к абляции PECVD пленки, характеризующейся небольшим избытком кремния. При этом формируется подслой поликристаллического кремния и регистрируется свечение в синей области спектра. Показано, что пленки нитрида кремния, полученные методом LPCVD, более устойчивы к воздействию лазерного облучения. Кроме того, облучение лазерными импульсами при высоких плотностях энергии (>1,8 Дж/см2) приводило к увеличению интенсивности свечения LPCVD-пленок, тогда как равновесный термический отжиг приводил только к тушению люминесценции. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии дешевых светоизлучающих элементов на основе тонких пленок нитрида кремния на кремнии.