Оптоэлектронные свойства сильно легированных слоев Ge:Sb, полученных ионно-пучковыми методами
Министерство науки и высшего образования РФ, Государственное задание КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН
Новиков Г.А.
1, Баталов Р.И.
1, Файзрахманов И.А.
1, Шустов В.А.
1, Симакин С.Г.
2, Галкин К.Н.
3, Байдакова Н.А.
41Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского, ФИЦ Казанский научный центр РАН, Казань, Россия
2Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН, Ярославль, Россия
3Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, Россия
4Институт физики микроструктур РАН, Федеральный исследовательский центр "Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН", Нижний Новгород, Россия
Email: h.novikoff@gmail.com, batalov@kfti.knc.ru, fiak@kfti.knc.ru, shustov@kfti.knc.ru, simser@mail.ru, galkinkn@iacp.dvo.ru, banatale@ipmras.ru
Поступила в редакцию: 2 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 28 октября 2024 г.
Принята к печати: 29 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 9 января 2025 г.
С целью получения сильно легированных слоев германия с донорной примесью сурьмы (Ge:Sb), перспективных для оптоэлектронных применений, проведено осаждение слоев Ge:Sb толщиной 200 nm на монокристаллическую подложку p-Ge методом ионного распыления с последующей импульсной ионной обработкой в жидкофазном режиме. Распределение по глубине атомов Sb в Ge до и после импульсной обработки исследовано методом вторичной ионной масс-спектрометрии. Структурное состояние слоев Ge:Sb изучено методами рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Оптические свойства слоев Ge:Sb в ближней и средней инфракрасных областях (1-10 μm) исследованы измерениями пропускания, отражения и фотолюминесценции при 300 K. Также исследован фотоотклик диодных структур n-Ge:Sb/p-Ge при 300 K. Установлено, что импульсная ионная обработка в режиме расплава приводит к диффузии сурьмы вглубь кристалла Ge до 1 μm, образованию монокристаллического слоя Ge:Sb с деформацией растяжения 0.8%, падению пропускания в образце до нуля для λ>5 μm, образованию высокой концентрации электронов в слое (1.5·1020 cm-3), усилению прямозонной фотолюминесценции при λ=1.66 μm и расширенному до ~2 μm фотоотклику. Ключевые слова: германий, сурьма, легирование, ионное распыление, импульсная ионная обработка, плавление, кристаллизация, фотолюминесценция, фотоотклик, оптоэлектроника.
- NSM Archive --- Physical Properties of Semiconductors [Электронный ресурс]. URL: http://www.matprop.ru/ Ge_bandstr
- Tydex. Материалы для пропускающей оптики ( германий) [Электронный ресурс]. URL: https://www.tydexoptics. com/ru/materials/for_transmission_optics/germanium/
- J. Liu, L.C. Kimerling, J. Michel. Semicond. Sci. Technol., 27, 094006 (2012). DOI: 10.1088/0268-1242/27/9/094006
- S. Takeuchi, Y. Shimura, O. Nakatsuka, S. Zaima, M. Ogawa, A. Sakai. Appl. Phys. Lett., 92, 231916 (2008). DOI:10.1063/1.2945629
- Y. Bai, K.E. Lee, C. Cheng, M.L. Lee, E.A. Fitzgerald. J. Appl. Phys., 104, 084518 (2008). DOI:10.1063/1.3005886
- D. Nam, D. Sukhdeo, A. Roy, K. Balram, S.-L. Cheng, K.C.-Y. Huang, Z. Yuan, M. Brongersma, Y. Nishi, D. Miller, K. Saraswat. Optics Express, 19 (27), 25866 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.025866
- Н.А. Байдакова, А.Н. Яблонский, Н.С. Гусев, К.Е. Кудрявцев, Е.Е. Морозова, Д.В. Юрасов, В.Я. Алешкин, А.В. Нежданов, А.В. Новиков. ФТП, 56 (10), 954 (2022). DOI: 10.21883/FTP.2022.10.53955.9852
- R. Pillarisetty. Nature, 479, 324 (2011). DOI: 10.1038/nature10678
- S. Saito, A.Z. Al-Attili, K. Oda, Y. Ishikawa. Semicond. Sci. Technol., 31, 043002 (2016). DOI: 10.1088/0268-1242/31/4/043002
- A.M. Titova, V.G. Shengurov, D.O. Filatov, S.A. Denisov, V.Yu. Chalkov, M.V. Ved', A.V. Zaitzev, A.A. Sushkov, N.A. Alyabina. Mater. Sci. Eng. B, 289, 116219 (2023). DOI: 10.1016/j.mseb.2022.116219
- L. Baldassarre, E. Sakat, J. Frigerio, A. Samarelli, K. Gallacher, E. Calandrini, G. Isella, D.J. Paul, M. Ortolani, P. Biagioni. Nano Lett., 15, 7225 (2015). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03247
- J.M. Hartmann, J.P. Barnes, M. Veillerot, J.M. Fedeli, Q. Benoit A La Guillaume, V. Calvo. J. Cryst. Growth, 347, 37 (2012). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.03.023
- D.V. Yurasov, A.V. Antonov, M.N. Drozdov, P.A. Yunin, B.A. Andreev, P.A. Bushuykin, N.A. Baydakova, A.V. Novikov. J. Cryst. Growth, 491, 26 (2018). DOI: /10.1016/j.jcrysgro.2018.03.037
- Д.С. Прохоров, В.Г. Шенгуров, С.А. Денисов, Д.О. Филатов, А.В. Здоровейщев, В.Ю. Чалков, А.В. Зайцев, М.В. Ведь, М.В. Дорохин, Н.А. Байдакова. ФТП, 53 (9), 1293 (2019). DOI: 10.21883/FTP.2019.09.48142.26
- А.В. Двуреченский, Г.А. Качурин, Е.В. Нидаев, Л.С. Смирнов. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов (Наука, М., 1982)
- R.I. Batalov, R.M. Bayazitov, I.A. Faizrakhmanov, N.M. Lyadov, V.A. Shustov, G.D. Ivlev. J. Phys. D, 49, 395102 (2016). DOI: 10.1088/0022-3727/49/39/395102
- E. Bruno, G.G. Scapellato, G. Bisognin, E. Carria, L. Romano, A. Carnera, F. Priolo. J. Appl. Phys., 108, 124902 (2010). DOI: 10.1063/1.3520671
- J. Frigerio, A. Balladio, K. Gallacher, V. Gilberti, L. Baldassarre, R. Millar, R. Milazzo, L. Maiolo, A. Minotti, F. Bottegoni, P. Biagioni, D. Paul, M. Ortolani, A. Pecora, E. Napollitani, G. Isella. J. Phys. D, 50, 465103 (2017). DOI: 10.1088/1361-6463/aa8eca
- C. Carraro, R. Milazzo, F. Sgarbossa, D. Fontana, G. Maggioni, W. Raniero, D. Scarpa, L. Baldassarre, M. Ortolani, A. Andrighetto, D.R. Napoli, D. De Salvador, E. Napolitani. Appl. Surf. Sci., 509, 145229 (2020). DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.145229
- G.E. Remnev, I.F. Isakov, M.S. Opekounov, G.I. Kotlyarevsky, V.L. Kutuzov, V.S. Lopatin, V.M. Matvienko, M.Yu. Ovsyannikov, A.V. Potyomkin, V.A. Tarbokov. Surf. Coat. Technol., 96, 103 (1997). DOI: 10.1016/S0257-8972(97)00116-3
- А.И. Пушкарев, Ю.И. Егорова, А.И. Прима, П.М. Корусенко, С.Н. Несов. Генерация, диагностика и применение мощных ионных пучков с высокой плотностью энергии (АНС "СибАК", Новосибирск, 2019)
- Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, Г.А. Новиков, В.А. Шустов, Н.М. Лядов, А.В. Новиков, П.А. Бушуйкин, Н.А. Байдакова, М.Н. Дроздов, П.А. Юнин. Автометрия, 55, 5 (2019). DOI: 10.15372/AUT20190501
- Р.М. Баязитов, Р.И. Баталов, Г.А. Новиков, И.А. Файзрахманов, Н.М. Лядов, В.А. Шустов, В.В. Воробьев. Ежегодник КФТИ за 2016 г., 80--85 (2017)
- Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, Г.А. Новиков, И.А. Файзрахманов, В.А. Шустов, Г.Д. Ивлев. Микроэлектроника, 47, 74 (2018). DOI: 10.31857/S054412690001740-1
- Г.А. Новиков, Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, И.А. Файзрахманов, Н.М. Лядов, В.А. Шустов, К.Н. Галкин, Н.Г. Галкин, И.М. Чернев, Г.Д. Ивлев, С.Л. Прокопьев, П.И. Гайдук. ФТП, 49 (6), 746 (2015)
- Y.-Y. Fang, J. Tolle, R. Roucka, A.V.G. Chizmeshya, J. Kouvetakis, V.R. D'Costa, J. Menendez. Appl. Phys. Lett., 90, 061915 (2007). DOI: 10.1063/1.2472273
- Ж. Панков. Оптические процессы в полупроводниках (Мир, М., 1973)
- J. Wagner, G. Contreras, A. Compaan, M. Cardona, A. Axmann. Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 23, 147--152 (1984).
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.