"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Формирование аморфных нанокластеров и нанокристаллов германия в пленках GeSixOy на кварцевой подложке с использованием печных и импульсных лазерных отжигов
Переводная версия: 10.1134/S1063782620030070
Fan Zhang1, Кочубей С.А.2, Stoffel M., Rinnert H., Vergnat M., Володин В.А.1,2
1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
2Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Поступила в редакцию: 11 ноября 2019 г.
Выставление онлайн: 18 февраля 2020 г.

Пленки нестехиометрических германосиликатных стекол GeO0.5[SiO2]0.5 и GeO0.5[SiO]0.5 получены соиспарением порошков GeO2 и SiO либо SiO2 и напылением на холодную подложку из плавленого кварца в высоком вакууме. Затем пленки подвергались печным либо импульсным лазерным отжигам (XeCl лазер, λ=308 нм, длительность импульса 15 нс). Свойства образцов были исследованы с применением методов спектроскопии пропускания и отражения, спектроскопии комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции. Как показал анализ спектров комбинационного рассеяния света, осажденная при температуре подложки 100oC пленка GeO[SiO] содержала кластеры аморфного германия, а в спектрах комбинационного рассеяния света осажденной при той же температуре пленки GeO[SiO2] сигнала от колебаний связей Ge-Ge не обнаружено. Край оптического поглощения исходной пленки GeO[SiO2] составлял ~ 400 нм, а в пленке GeO[SiO] наблюдалось поглощение вплоть до ближнего инфракрасного диапазона, очевидно, вследствие поглощения на германиевых нанокластерах. Отжиги приводили к длинноволновому сдвигу края поглощения. После отжига при 450oC в пленке GeO[SiO2] были обнаружены кластеры аморфного германия, а после отжига при 550oC, а также после импульсного лазерного отжига в ней обнаружены нанокристаллы германия. Для кристаллизации аморфных нанокластеров в пленке GeO[SiO] потребовался отжиг при температуре 680oC. При этом размеры нанокластеров Ge в ней были меньше, чем в пленке GeO[SiO2]. С применением импульсного лазерного отжига не удалось кристаллизовать кластеры германия в пленке GeO[SiO]. Очевидно, чем меньше размер полупроводниковых нанокластеров в диэлектрической матрице, тем труднее их кристаллизовать. В спектрах фотолюминесценции отожженных пленок при низкой температуре обнаружены сигналы, которые обусловлены либо дефектами, либо кластерами германия. Ключевые слова: германосиликатные стекла, нанокластеры германия, кристаллизация, импульсный лазерный отжиг.
  1. E.G. Barbagiovanni, D.J. Lockwood, P.J. Simpson, L.V. Goncharova. Appl. Phys. Rev., 1, 011302 (2014)
  2. Zhenyi Ni, Shu Zhou, Shuangyi Zhao, Wenbing Peng, Deren Yang, Xiaodong Pi. Mater. Sci. Engin. R, 138, 85 (2019)
  3. V.A. Volodin, G.N. Kamaev, V.A. Gritsenko, A.A. Gismatulin, A. Chin, M. Vergnat. Appl. Phys. Lett., 114, 233104(1-5) (2019)
  4. Y. Maeda, N. Tsukamoto, Y. Yazawa, Y. Kanemitsu, Y. Masumoto. Appl. Phys. Lett., 59, 3168 (1991)
  5. L. Pavesi, L.D. Negro, C. Mazzoleni, G. Franz\`o, F. Priolo. Nature, 408, 440 (2000)
  6. В.А. Володин, Е.Б. Горохов, М.Д. Ефремов, Д.В. Марин, Д.А. Орехов. Письма ЖЭТФ, 77, 485 (2003)
  7. Е.Б. Горохов,В.А. Володин, Д.В. Марин, Д.А. Орехов, А.Г. Черков, А.К. Гутаковский, В.А. Швец, А.Г. Борисов, М.Д. Ефремов. ФТП, 39, 1210 (2005)
  8. X. Wang, L.C. Kimerling, J. Michel, J. Liu. Appl. Phys. Lett., 102, 131116 (2013)
  9. В.А. Володин, Л.В. Соколов. Письма ЖЭТФ, 101, 455 (2015)
  10. В.А. Володин, В.А. Тимофеев, А.Р. Туктамышев, А.И. Никифоров. Письма ЖЭТФ, 105, 305 (2017)
  11. V. Kveder, M. Badylevich, E. Steinman, A. Izotov, M. Seibt, W. Schroter. Appl. Phys. Lett., 84, 2106 (2004)
  12. M. Ardyanian, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Luminesc., 129, 729 (2009)
  13. S.G. Cherkova, V.A. Volodin, V.A. Skuratov, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Luminesc., 207, 209 (2019)
  14. М.П. Гамбарян, Г.К. Кривякин, С.Г. Черкова, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat, В.А. Володин. ФТТ, 62 (3), 434 (2020).
  15. S. Takeoka, K. Toshikiyo, M. Fujii, Shinji Hayashi, Keiichi Yamamoto. Phys. Rev. B, 61, 15988 (2000)
  16. A. Nyrow, C. Sternemann, C.J. Sahle, A. Hohl, M. Zschintzsch-Diase, A. Schwamberger, K. Mende, I. Brinkman, M. Maretti Sala, R. Wagner. Nanotechnology, 24, 165701 (2013)
  17. X.D. Pi, U. Kortshagen. Nanotechnology, 20, 295602 (2009)
  18. V.A. Volodin, D.V. Marin, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Phys. D: Appl. Phys., 46, 275305 (2013)
  19. В.А. Володин, М.П. Гамбарян, А.Г. Черков, В.И. Вдовин, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. ЖЭТФ, 148, 1225 (2015)
  20. V.A. Volodin, M.P. Gambaryan, A.G. Cherkov, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. Mater. Res. Express, 3, 085019 (2016)
  21. V.A. Volodin, A.G. Cherkov, A.Kh. Antonenko, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. Mater. Res. Express, 4, 075010 (2017)
  22. M. Ardyanian, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Appl. Phys., 100, 113106 (2006)
  23. M. Ardyanian, H. Rinnert, X. Devaux, M. Vergnat. Appl. Phys. Lett., 89, 011902 (2006)
  24. Д.В. Марин, В.А. Володин, Е.Б. Горохов, Д.В. Щеглов, А.В. Латышев, M. Vergnat, J. Koch, B.N. Chichkov. Письма ЖТФ, 36, 102 (2010)
  25. D.M. Zhigunov, G.N. Kamaev, P.K. Kashkarov, V.A. Volodin, Appl. Phys. Lett., 113, 023101 (2018)
  26. W. Wihl, M. Cardona, J. Tauc. J. Non-Cryst. Sol., 8-10, 172 (1972)
  27. D.V. Marin, V.A. Volodin, H. Rinnert, M. Vergnat. Письма ЖЭТФ, 95, 472 (2012)
  28. J.H. Parker, jr., D.W. Feldman, M. Ashkin. Phys. Rev., 155, 712 (1967)
  29. V.A. Volodin, D.V. Marin, V.A. Sachkov, E.B. Gorokhov, H. Rinnert, M. Vergnat. ЖЭТФ, 145, 77 (2014)
  30. F. Urbach. Phys. Rev., 92, 1324 (1953)
  31. В.А. Володин, Zhang Rui, Г.К. Кривякин, А.Х. Антоненко, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. ФТП, 52, 1056 (2018)
  32. S. Yamaguchi, N. Sugh, K. Nakagawa, M. Miyao. Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 557, 225 (1999)
  33. В.А. Володин, Г.К. Кривякин, Г.Д. Ивлев, С.Л. Прокопьев, С.В. Гусакова, А.А. Попов. ФТП, 53, 423 (2019)
  34. F. Vega, R. Serna, C. N. Afonso, D. Bermejo, G. Tejeda. J. Appl. Phys., 75, 7287 (1994)
  35. V.A. Volodin, M.D. Efremov, V.A. Gritsenko, S.A. Kochubei. Appl. Phys. Lett., 73, 1212 (1998)
  36. V.A. Volodin, T.T. Korchagina, J. Koch, B.N. Chichkov. Physica E, 42, 1820 (2010).

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.