"Физика и техника полупроводников"
Издателям
Вышедшие номера
Инженерия дефектов в имплантационной технологии кремниевых светоизлучающих структур с дислокационной люминесценцией О б з о р
Соболев Н.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Поступила в редакцию: 9 апреля 2009 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2009 г.

Обобщаются результаты по развитию физических основ технологии, основанной на ионной имплантации, для разработки кремниевых светоизлучающих структур с дислокационной люминесценцией на область длин волн вблизи ~1.6 мкм. Развитие концепции инженерии дефектов в технологии полупроводниковых приборов позволило установить закономерности процесса образования дефектов и выявить особенности, возникающие в спектрах излучения при изменении условий имплантации ионов Er, Dy, Ho, O, Si и последующего отжига, и создавать светоизлучающие структуры с желательным спектром люминесцентных центров и протяженных структурных дефектов. Найдены технологические условия, при которых в светоизлучающем слое вводится только один тип протяженных структурных дефектов (петли Франка, совершенные призматические петли или чисто краевые дислокации), что позволило исследовать корреляцию между концентрацией протяженных дефектов определенного типа и интенсивностью линий дислокационной люминесценции. Выявлена определяющая роль собственных точечных решеточных дефектов в зарождении и трансформации протяженных структурных дефектов и люминесцентных центров, ответственных за дислокационную люминесценцию. Установлено, что эффективность возбуждения люминесценции представляющих наибольший интерес для практического применения так называемых центров D1 изменяется более чем на 2 порядка в структурах, приготовленных разными технологическими методами. Изготовлены высокоэффективные кремниевые светодиоды с дислокационной люминесценцией при комнатной температуре. PACS: 61.72.Ji, 61.72.Lk, 61.72.Tt, 71.55.Cn, 78.55.Ap, 78.60.Fi, 85.60.Jb
  • L. Pavesi. J. Phys.: Condens. Matter, 15, R1169 (2003)
  • H. Ennen, G. Pomrenke, A. Axmann, K. Eisele, W. Haydl, J. Schneider. Appl. Phys. Lett., 46, 381 (1985)
  • J. Michel, J.L. Benton, R.F. Ferrante, D.C. Jacobson, D.J. Eaglesham, E.A. Fitzgerald, Y.H. Xie, J.M. Poate, L.C. Kimerling. J. Appl. Phys., 70, 2672 (1991)
  • B. Zheng, J. Michel, F.Y.G. Ren, L.C. Kimerling, D.C. Jacobson, J.M. Poate. Appl. Phys. Lett., 64, 2842 (1994)
  • G. Franzo, F. Priolo, S. Coffa, A. Polman, A. Carnera. Appl. Phys. Lett., 64, 2235 (1994)
  • J. Stimmer, A. Reittinger, J.F. Nutzel, G. Abstreiter, H. Holzbrecher, Ch. Buchal. Appl. Phys. Lett., 68, 3290 (1996)
  • N.A. Sobolev, O.B. Gusev, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, A.M. Emel'yanov. Appl. Phys. Lett., 72, 3326 (1998)
  • Н.А. Соболев. ФТП, 29, 1153 (1995)
  • A. Polman. J. Appl. Phys., 82, 1 (1997)
  • J. Michel, L.V. Assali, M.T. Morse, L.C. Kimerling. Semicond. Semimet., v. 49, ed. by D.J. Lockwood (1998) p. 111
  • S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo. MRS Bulletin, 23, 25 (1998)
  • A.J. Kenyon. Semicond. Sci. Technol., 20, R65 (2005)
  • M.A. Green, J. Zhao, A. Wang, P.J. Reece, M. Gal. Nature, 412, 805 (2001)
  • N.A. Sobolev. In: Advances in Light Emitting Materials, ed. by H.G. Grimmeiss, B. Monemar, M. Kittler (Trans. Tech. Publications, Switzerland, 2008) ch. 5 [Mater. Sci. Forum, 590, 79 (2008)]
  • Н.А. Дроздов, А.А. Патрин, В.Д. Ткачев. Письма ЖЭТФ, 23, 651 (1976)
  • V.V. Kveder, E.A. Steinman, S.A. Shevchenko, H.G. Grimmeiss. Phys. Rev. B, 51, 10 520 (1995)
  • E.O. Sveinbjornsson, J. Weber. Appl. Phys. Lett., 69, 2686 (1996)
  • V. Kveder, V. Badylevich, E. Steinman, A. Izotov, M. Zeibt, W. Schreter. Appl. Phys. Lett., 84, 2106 (2004)
  • R. Sauer, J. Weber, J. Stolz, E.R. Weber, K.H. Kurster, H. Alexander. Appl. Phys. A, 36, 1 (1985)
  • S. Pizzini, M. Guzzi, E. Grilli, G. Borionetti. J. Phys.: Condens. Matter, 12, 10 131 (2000)
  • M. Acciarri, S. Binetti, O.V. Feklisova, E.A. Steinman, E.B. Yakimov. Sol. St. Phenomena, 95--96, 453 (2004)
  • N.A. Sobolev, A.M. Emel'yanov, E.I. Shek, O.V. Feklisova, E.B. Yakimov, T.V. Kotereva. Phys. Status Solidi C, 2, 1842 (2005)
  • V.V. Kveder, E.A. Steiman, H.G. Grimmeiss. J. Appl. Phys., 78, 446 (1995)
  • S. Fukatsu, Y. Mera, M. Inoue, K. Maeda, H. Akiyama, H. Sakaki. Appl. Phys. Lett., 68, 1889 (1996)
  • S. Binetti, M. Donghi, S. Pizzini, A. Castaldini, A. Cavallini, F. Fraboni, N.A. Sobolev. Sol. St. Phenomena, 57--58, 197 (1997)
  • S. Pizzini, E. Leonti, S. Binetti, M. Acciarri, A. Le Donne, B. Pichaud. Sol. St. Phenomena, 95--96, 273 (2004)
  • А.А. Каплянский. Опт. и спектр., 16, 329 (1964)
  • N.A. Drozdov, A.A. Patrin, V.D. Tkachev. Phys. Status Solidi B, 83, K137 (1977)
  • M. Suesawa, Y. Sasaki, Y. Nishino, K. Sumino. Jpn. J. Appl. Phys., 20, 537 (1981)
  • M. Suesawa, K. Sumino, Y. Nishina. Jpn. J. Appl. Phys., 21, L518 (1982)
  • A.E. Huges, W.A. Runciman. Proc. Phys. Soc., 90, 827 (1967)
  • R. Sauer, Ch. Kisielowski-Kemmerich, H. Alexander. Phys. Rev. Lett., 57, 1472 (1986)
  • M. Suezawa, K. Sumino. Phys. Status Solidi A, 78, 639 (1983)
  • G.P. Watson, J.L. Benton, Y.-H. Hie, E.A. Fitzgerald. J. Appl. Phys., 83, 3773 (1998)
  • V. Higgs, E.C. Lightowlers, S. Tajbakhsh. Appl. Phys. Lett., 61, 1087 (1992)
  • T. Sekiguchi, K. Sumino. Mater. Sci. Forum, 196-- 201, 1201 (1995)
  • M. Suezawa, Y. Sasaki, K. Sumino. Phys. Status Solidi A, 79, 173 (1983)
  • E.A. Steiman, V.V. Kveder, H.G. Grimmeiss. Sol. St. Phenomena, 47-- 48, 217 (1996)
  • V. Kveder, M. Badylevich, W. Schroter, M. Seibt, E. Steinman, A. Izotov. Phys. Status Solidi A, 202, 901 (2005)
  • L.C. Kimerling. J.R. Patel. Appl. Phys. Lett., 34, 73 (1979)
  • V.V. Kveder, Yu.A. Ossipyan, W. Schroeter, G. Zoth. Phys. Status Solidi A, 72, 701 (1982)
  • P. Omling, L. Samuelson, H.G. Grimmeis. J. Appl. Phys., 54, 5117 (1983)
  • D. Cavalcoli, A. Cavallini, E. Gombia. Phys. Rev. B, 56, 10 208 (1997)
  • Электронные свойства дислокаций в полупроводниках, под ред. Ю.А. Осипьяна (М., Эдиториал УРСС, 2000)
  • V. Kveder, M. Kittler. In: Advances in Light Emitting Materials, ed. by H.G. Grimmeiss, B. Monemar, M. Kittler (Trans. Tech. Publications, Switzerland, 2008) ch. 3 [Mater. Sci. Forum, 590, 29 (2008)]
  • G. Davies. Phys. Rep., 176, 83 (1989)
  • S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella. Appl. Phys. Lett., 76, 321 (2000)
  • V. Raineri, S. Coffa, E. Szilagyi, J. Gyulai, E. Rimini. Phys. Rev. B, 61, 937 (2000)
  • Н.А. Соболев, М.С. Бреслер, О.Б. Гусев, М.И. Маковийчук, Е.О. Паршин, Е.И. Шек. ФТП, 28, 1995 (1994)
  • N.A. Sobolev, O.V. Alexandrov, M.S. Bresler, O.B. Gusev, E.I. Shek, M.I. Makoviichuk, E.O. Parshin. Mater. Sci. Forum, 196-- 201, 597 (1995)
  • T. Gregorkiewicz, I. Tsimperidis, C.A.J. Ammerlaan, F.P. Widdershoven, N.A. Sobolev. MRS Symp. Proc., 422, 207 (1996)
  • Р.Н. Кютт, Н.А. Соболев. ФТТ, 39, 853 (1997)
  • N.A. Sobolev, O.B. Gusev, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, A.M. Emel'yanov. Appl. Phys. Lett., 72, 3326 (1998)
  • М.Г. Мильвидский, В.Б. Освенский. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников (М., Металлургия, 1984)
  • К. Рейви. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии, пер. с англ. под ред. С.Н. Горина (М., Мир, 1984)
  • W. Frank, U. Gosele, H. Mehrer, A. Seeger. In: Diffusion in crystalline solids, ed. by G.E. Murch, A.S. Nowick (Academic Press, 1984) p. 63
  • P.M. Fahey, P.B. Griffin, J.D. Plummer. Rev. Mod. Phys., 61, 289 (1989)
  • N.A. Sobolev. In: Semiconductor Technology: Processing and Novel Fabrication Techniques, ed. by M. Levinshtein, M. Shur (Wiley-Interscience, N.Y., 1997) p. 131
  • V. Higgs, F. Chin, X. Wang, J. Mosalski, R. Beanland. J. Phys.: Condens. Matter, 12, 10 105 (2000)
  • N.A. Sobolev. Physica B, 401-- 402, 10 (2007)
  • N.A. Sobolev, O.B. Gusev, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, A.M. Emel'yanov. J. Luminesc., 80, 357 (1999)
  • P.B. Klein, G.S. Pomrenke. Electron. Lett., 24, 1503 (1988)
  • О.В. Александров, Ю.А. Николаев, Н.А. Соболев, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Ю.А. Кудрявцев. ФТП, 33, 652 (1999)
  • R.N. Kyutt, P.V. Petrashen, L.M. Sorokin. Phys. Status Solidi A, 60, 381 (1980)
  • P. Zaumseil, U. Winter, F. Cembali, M. Servidori, Z. Sourek. Phys. Status Solidi A, 100, 95 (1982)
  • В.А. Бушуев, А.П. Петраков. Кристаллография, 40, 11 (1995)
  • О.В. Александров, Р.Н. Кютт, Т.Г. Алкснис. ФТТ, 22 (10), 2892 (1980)
  • C.J. Tsai, A. Dommann, M.A. Nicolet, T. Vreeland. J. Appl. Phys., 69, 2067 (1991)
  • G. Bai, M.-A. Nicolet. J. Appl. Phys., 70, 649 (1991)
  • S. Mader, A.F. Michel. Phys. Status Solidi A, 33, 793 (1976)
  • T. Sekiguchi, K. Sumino, Z.J. Radzimski, G.A. Rozgonyi. Mater. Sci. Eng. B, 42, 141 (1996)
  • V. Higgs, E.C. Lightowlers, C.E. Norman, P. Keighley. Mater. Sci. Forum, 83-- 87, 1309 (1992)
  • V.I. Vdovin, T.G. Yugova, N.A. Sobolev, E.I. Shek, M.I. Makovijchuk, E.O. Parshin. Nucl. Instrum. Meth. B, 147, 116 (1999)
  • Н.А. Соболев, Е.И. Шек, А.М. Емельянов, В.И. Вдовин, Т.Г. Югова. ФТП, 33, 656 (1999)
  • V.I. Vdovin, N.A. Sobolev, E.M. Emel'yanov, O.B. Gusev, E.I. Shek, T.G. Yugova. Mater. Sci. Forum, 258-- 263, 1521 (1997)
  • N.A. Sobolev, A.M. Emel'yanov, E.I. Shek, V.I. Sakharov, I.T. Serenkov, Yu.A. Nikolaev, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, M.I. Makovijchuk, E.O. Parshin, S. Pizzini. Mater. Sci. Eng. B, 91--92, 167 (2002)
  • N.A. Sobolev, A.M. Emel'yanov, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, S. Pizzini. J. Phys.: Condens. Matter, 14, 13 241 (2002)
  • Н.А. Соболев, В.И. Вдовин, Т.Г. Югова, Е.И. Шек, А.М. Емельянов, А.К. Гутаковский. Тезисы докл. V Росс. конф. по физике полупроводников (Н. Новгород, Россия, 2001) с. 363
  • A. Polman, J.S. Guster, E. Snoeks, G.N. van den Hoven. Appl. Phys. Lett., 62, 507 (1993)
  • Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, Е.И. Шек, О.В. Феклисова, Е.Б. Якимов. ФТП, 39, 1271 (2005)
  • Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, Е.И. Шек, М.И. Маковийчук, Е.О. Паршин. Тр. XIII Межд. совещ. "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, Украина, 2003) с. 131
  • Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, В.В. Забродский, Н.В. Забродская, В.Л. Суханов, Е.И. Шек. ФТП, 41, 635 (2007)
  • N.A. Sobolev. Physica B, 308-- 310, 333 (2001)
  • N.A. Sobolev, A.M. Emel'yanov, R.N. Kyutt, Yu.A. Nikolaev. Sol. St. Phenomena, 69-- 70, 371 (1999)
  • А.М. Емельянов, Е.И. Шек. ФТТ, 46, 175 (2004)
  • W.L. Ng, M.A. Lourenco, R.M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, K.P. Homewood. Nature, 410, 192 (2001)
  • D.J. Stowe, S.A. Galloway, S. Senkader, K. Mallik, R.J. Falster, P.R. Wilshaw. Physica B, 340-- 342, 710 (2003)
  • T. Hoang, P. LeMinh, J. Holleman, J. Schmitz. IEEE Electron. Dev. Lett., 27, 105 (2006)
  • Н.А. Соболев, Б.Я. Бер, А.М. Емельянов, А.П. Коварский, Е.И. Шек. ФТП, 41, 295 (2007)
  • Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.И. Шек, Д.И. Тетельбаум. ФТП, 41, 555 (2007)
  • Н.А. Соболев, Р.Н. Кютт, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.И. Шек, В.И. Вдовин. Матер. XI Межд. симп. "Нанофизика и наноэлектроника" (Н. Новгород, Россия, 2007) с. 428
  • N.A. Sobolev, V.I. Sakharov, I.T. Serenkov, V.I. Vdovin. Superlatt. Microstruct., 45, 177 (2009)
  • Н.А. Соболев, А.Е. Калядин, Е.И. Шек. Тр. XVIII Межд. совещ. "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, Украина, 2003) с. 11
  • A.T. Blumenau, R. Jones, S. Oberg, P.R. Briddon, T. Frauenheim. Phys. Rev. Lett., 87, 187 404 (2001).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.