Эволюция структурных и оптических свойств нанокристаллов InSb в процессе ионно­лучевого синтеза вблизи границы раздела Si/SiO2

Abstract

Эволюция структурных и оптических свойств нанокристаллов InSb, формирующихся вблизи границы раздела Si/SiO2 структуры кремний-на-изоляторе в процессе ионно-лучевого синтеза, изучена в зависимости от температуры и времени отжига. Установлено, что зарождение нанокристалла InSb происходит в матрице кремния за счет диффузии из захороненного слоя SiO2 имплантированных атомов In в пленку кремния к преципитатам Sb, формирующимся в процессе сегрегации из пересыщенного раствора. Несмотря на то, что рассогласование решеток Si и InSb составляет 19%, в условиях ионно-лучевого синтеза достигаются условия, обеспечивающие совпадающие направления Si[110]//InSb[001] и Si[110]//InSb[-114] для межплоскостного согласования решеток. По мере роста нанокристалл InSb «выходит» из матрицы кремния на границу раздела Si/SiO2 с последующим прорастанием в SiO2. Край оптического поглощения в нанокристаллах сдвинут в область высоких энергий, по сравнению с объемным монокристаллом InSb, и составил 0.31 - 0.43 эВ, что свидетельствует о квантово-размерном эффекте. В спектрах фотолюминесценции наблюдалась полоса с максимумом ~430 нм, спектр возбуждения которой соответствовал переходам между уровнями кислородных вакансий в SiO2