Люминесценция тонких пленок HfxZr1-xO2 при возбуждении синхротронным излучением вакуумного ультрафиолетового диапазона
Министерство науки и высшего образования РФ , Базовая часть государственного задания, FEUZ-2020-0060
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), 20-57-12003 ННИО_а
Российский научный фонд , 21-12-00392
Пустоваров В.А.
1, Гриценко В.А.
2, Исламов Д.Р.
21Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
2Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Email: v.a.pustovarov@urfu.ru, grits@isp.nsc.ru, damir@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 10 марта 2022 г.
В окончательной редакции: 10 марта 2022 г.
Принята к печати: 11 марта 2022 г.
Выставление онлайн: 29 апреля 2022 г.
С использованием методов низкотемпературной люминесцентной спектроскопии и синхротронного излучения вакуумного ультрафиолетового диапазона (синхротрон MAX IV, Lund, Sweden) изучены процессы переноса заряда и природа ловушек носителей заряда, ответственных за токи утечки в нанометровых диэлектрических пленках твердых растворов гафний-цирконий-кислород HfxZr1-xO2 на кремниевой подложке, а также в пленках, легированных ионами La. Спектры фотолюминесценции, спектры возбуждения фотолюминесценции полосы 2.7 eV и предыдущие данные моделирования на основе теории функционала плотности подтверждают наличие кислородной вакансии в исследованных пленках. На основе исследования конкурирующих каналов релаксации электронных возбуждений за счет излучательного распада автолокализованных экситонов (полоса эмиссии 4.35 eV) и люминесценции дефектов (полосы эмиссии 2.7 и 3.5 eV) сделан вывод об эффективности транспорта и захвата экситонов и раздельных носителей заряда в пленках с разной степенью дефектности и пленках, легированных лантаном. Данные подтверждают вывод о том, что кислородные вакансии являются центрами эффективного захвата и рекомбинации носителей заряда и ответственны за токи утечки в исследуемых пленках. Ключевые слова: люминесценция, синхротронное излучение, дефекты, перенос энергии.
- J. Muller, T.S. Boscke, U. Schrooder, S. Mueller, D. Brauhaus, U. Bottger, L. Frey, T. Mikolajick. Nano Lett. 12, 4318 (2012)
- A. Chernikova, M. Kozodaev, A. Markeev, D. Negrov, M. Spiridonov, S. Zarubin, O. Bak, P. Buragohain, H. Lu, E. Suvorova, A. Gruverman, A. Zenkevich. ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 11, 7232 (2016)
- T.V. Perevalov, I.P. Prosvirin, E.A. Suprun, F. Mehmood, T. Mikolajick, U. Schroeder, V.A. Gritsenko. J. Sci.: Adv. Mater. Devices 6, 595 (2021)
- T.V. Perevalov, A.A. Gismatulin, V.A. Gritsenko, I.P. Prosvirin, F. Mehmood, T. Mikolajick, U. Schroder. Appl. Phys. Lett. 118, 262903 (2021)
- D.R. Islamov, V.A. Gritsenko, T.V. Perevalov, V.A. Pustovarov, O.M. Orlov, A.G. Chernikova, A.M. Markeev, S. Slesazeck, U. Schroder, T. Mikolajick, G.Ya. Krasnikov. Acta Mater. 166, 47 (2019)
- V.A. Gritsenko, D.R. Islamov, T.V. Perevalov, V.Sh. Aliev, A.P. Yelisseyev, E.E. Lomonova, V.A. Pustovarov, A. Chin. J. Phys. Chem. C 120, 19980 (2016)
- J. Aarik, H. Mandar, M. Kirm, L. Pung. Thin Solid Films 466, 41 (2004)
- M. Kirm, J. Aarik, M. Jurgens, I. Sildos. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 537, 251 (2005)
- V.A. Pustovarov, Т.P. Smirnova, M.S. Lebedev, V.A. Gritsenko, M. Kirm. J. Lumin. 170, 1, 161 (2016)
- V. Pankratov, R. Parna, M. Kirm, V. Nagirnyi, E. Nommiste, S. Omelkov, S. Vielhauer, K. Chernenko, L. Reisberg, P. Turunen, A. Kivimaki, E. Kukk, M. Valden, M. Huttula. Rad. Meas. 121, 91 (2019)
- K. Chernenko, A. Kivimaki, R. Parna, W. Wang, R. Sankari, M. Leandersson, H. Tarawne, V. Pankratov, M. Kook, E. Kukk, L. Reisberg, S. Urpelainen, T. Kambre, F. Siewert, G. Gwalt, A. Sokolov, S. Lemke, S. Alimov, J. Knedel, O. Kutz, T. Seliger, M. Valden, M. Hirsimaki, M. Kirm, M. Huttula. J. Synchrotron Rad. 28, 1620 (2021).
- R. Parna, R. Sankari, E. Kukk, E. Nommiste, M. Valden, M. Lastusaari, K. Koosera, K. Kokko, M. Hirsimaki, S. Urpelainen, P. Turunen, A. Kivimaki, V. Pankratov, L. Reisberg, F. Hennies, H. Tarawneh, R. Nyholm, M. Huttul. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 859, 83 (2017)
- В.Н. Кручинин, Т.В. Перевалов, В.Ш. Алиев, Р.М.Х. Исхакзай, Е.В. Спесивцев, В.А. Гриценко, В.А. Пустоваров. Оптика и спектроскопия 128, 10, 1467 (2020)
- D. Spassky, S. Omelkov, H. Magi, V. Mikhailin, A. Vasil'ev, N. Krutyak, I. Tupitsyna, A. Dubovik, A. Yakubovskaya, A. Belsky. Opt. Mater. 36, 1660 (2014)
- V.V. Mikhailin. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 261, 107 (1987)
- К.А. Насыров, В.А. Гриценко. ЖЭТФ 139, 1172 (2011).
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.