Структура и оптические свойства протяженных дефектов, введенных в кремний имплантацией ионов Ge+ с последующим отжигом
Russian science foundation, 25-22-00424
Смагина Ж.В.
1, Зиновьев В.А.
1, Зиновьева А.Ф.
1, Володин В.А.
1,2, Александров И.А.
1, Гутаковский А.К.
1, Вдовин В.И.
1, Мудрый А.В.
3, Живулько В.Д.
3, Захаров В.Е.
4, Федина Л.И.
11Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3ГНПО " Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению", Минск, Беларусь
4Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия

Email: smagina@isp.nsc.ru, zinoviev@isp.nsc.ru, aigul@isp.nsc.ru, volodin@isp.nsc.ru, aleksandrov@isp.nsc.ru, gut@isp.nsc.ru, vivdovin@isp.nsc.ru, fedina@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 31 марта 2026 г.
В окончательной редакции: 28 мая 2026 г.
Принята к печати: 28 мая 2026 г.
Выставление онлайн: 30 июня 2026 г.
Проведен сравнительный анализ структуры и оптических свойств протяженных дефектов, введенных имплантацией ионов Ge+ и последующим отжигом при T=500-800 oC в слои кремния в структурах кремний-на-изоляторе и пластины Si(100). В обоих случаях, вплоть до 600 oC, протяженные 113 дефекты являются доминирующими в структуре имплантированных слоев (при доле 001 дефектов ≤5 %). Однако при T=700 oC 001 дефекты становятся доминирующими в пластинах Si и анализ геометрической фазы их изображений, полученных методом высокоразрешающей электронной микроскопии, показывает значительные нанофлуктуации деформаций в плоскости 001 дефекта, указывающие на вариацию его атомной структуры и возможную сегрегацию Ge. В структуре кремний-на-изоляторе, отожженной при T=800 oC, оба типа дефектов, по данным фотолюминесценции, исчезают, но при T<800 oC спектры фотолюминесценции качественно воспроизводят особенности в интервале 1.2-1.6 мкм. Полученные энергии активации гашения фотолюминесценции свидетельствуют о ее меньшей термической стабильности в структуре кремний-на-изоляторе по сравнению с Si(100). Ключевые слова: ионная имплантация, германий, кремний-на-изоляторе, термический отжиг, просвечивающая высокоразрешающая электронная микроскопия, 113 и 001 дефекты, фотолюминесценция.
- M. Schatzl, F. Hackl, M. Glaser, P. Rauter, M. Brehm, L. Spindlberger, A. Simbula, M. Galli, T. Fromherz, F. Schaffler. ACS Photonics, 4, 665 (2017). DOI: 10.1021/acsphotonics.6b01045
- L. Zhu, S. Yuan, C. Zeng, J. Xia. Adv. Opt. Mater., 8, 1901830 (2020). DOI: 10.1002/adom.201901830
- L. Ding, Y.F. Yu, D. Morits, M. Yu, T.Y.L. Ang, H.-S. Chu, S.T. Lim, C.E. Png, R. Paniagua-Dominguez, A.I. Kuznetsov. Nanoscale, 12, 21713 (2020). DOI: 10.1039/D0NR05248E
- Y. De Koninck, C. Caer, D. Yudistira, M. Baryshnikova, H. Sar, P.-Y. Hsieh, C.I. Ozdemir, S.K. Patra, N. Kuznetsova, D. Colucci, A. Milenin, A.A. Yimam, G. Morthier, D.V. Tho\=urhout, P. Verheyen, M. Pantouvaki, B. Kunert, J.V. Campenhout. Nature, 637, 63 (2025). DOI: 10.1038/s41586-024-08364-2
- K. Eberl, M.O. Lipinski, Y.M. Manz, W. Winter, N.Y. Jin-Phillipp, O.G. Schmidt. Physica E, 9, 164 (2001). DOI: 10.1016/S1386-9477(00)00190-9
- L. Tsybeskov, D.J. Lockwood. Proc. IEEE Optical Interconnects, 97, 1284 (2009). DOI: 10.1109/JPROC.2009.2020711
- M. Brehm, M. Grydlik. Nanotechnology, 28, 392001 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa8143
- L. Spindlberger, J. Aberl, L. Vukuvsic, T. Fromherz, J.-M. Hartmann, F. Fournel, S. Prucnal, F. Murphy-Armando, M. Brehm. Mater. Sci. Semicond. Process., 181, 108616 (2024). DOI: 10.1016/j.mssp.2024.108616
- M. Grydlik, F. Hackl, H. Groiss, M. Glaser, A. Halilovic, T. Fromherz, W. Jantsch, F. Schaaffler, M. Brehm. ACS Photonics, 3, 298 (2016). DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00671
- M. Grydlik, M.T. Lusk, F. Hackl, A. Polimeni, T. Fromherz, W. Jantsch, F. Schaffler, M. Brehm. Nano Lett., 16 (11), 6802 (2016). DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02494
- F. Murphy-Armando, M. Brehm, P. Steindl, M.T. Lusk, T. Fromherz, K. Schwarz, P. Blaha. Phys. Rev. B, 103, 085310 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevB.103.085310
- L. Spindlberger, J. Aberl, A. Polimeni, J. Schuster, J. Horschlager, T. Truglas, H. Groiss, F. Schaffler, T. Fromherz, M. Brehm. Crystals, 10, 351 (2020). DOI: 10.3390/cryst10050351
- Ж.В. Смагина, В.А. Зиновьев, А.В. Мудрый, О.М. Бородавченко, А.О. Баженов, А.В. Двуреченский, В.Д. Живулько. ФТП, 59 (2), 55 (2025)
- V.A. Zinovyev, A.F. Zinovieva, Zh.V. Smagina, A.V. Dvurechenskii, A.K. Gutakovskii, L.I. Fedina, O.M. Borodavchenko, V.D. Zhivulko, A.V. Mudryi. J. Appl. Phys., 130, 153101 (2021). DOI: 10.1063/5.0063592
- Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, В.И. Нуждин, П.И. Гайдук, С.Л. Прокопьев, Г.Д. Ивлев. Изв. вузов. Физика, 54 (1-2), 59 (2011)
- J.J. Hamilton, N.E.B. Cowern, J.A. Sharp, K.J. Kirkby, E.J.H. Collart, B. Colombeau, M. Bersani, D. Giubertoni, A. Parisini. Appl. Phys. Lett., 89, 042111 (2006). DOI: 10.1063/1.2240257
- В.А. Зиновьев, Ж.В. Смагина, С.А. Рудин, А.Ф. Зиновьева, А.В. Ненашев, Е.Е. Родякина, С.А. Дьяков, И.А. Смагин, М.В. Степихова, А.В. Новиков. ФТП, 59, 614 (2025). DOI: 10.61011/FTP.2025.02.60977.7726
- А.Н. Михайлов, А.И. Белов, Д.С. Королев, А.О. Тимофеева, В.К. Васильев, А.Н. Шушунов, А.И. Бобров, Д.А. Павлов, Д.И. Тетельбаум, Е.И. Шек. ФТП, 48, 212 (2014)
- Zh.V. Smagina, N.P. Stepina, V.A. Zinovyev, P.L. Novikov, P.A. Kuchinskaya, A.V. Dvurechenskii. Appl. Phys. Lett., 105, 153106 (2014). DOI: 10.1063/1.4898579
- A.L. Aseev, L.I. Fedina, D. Hoehl, H. Barsch. Clusters of Interstitial Atoms in Silicon and Germanium (Berlin: Academy Verlag, 1994).
- L.I. Fedina, A.K. Gutakovskii, A.V. Latyshev, A.L. Aseev. In: Advances in Semiconductor Nanostructures, Growth, Characterization, Properties and Applications, ed. by A.V. Latyshev, A.V. Dvurechenskii, A.L. Aseev (Elsevier, Amsterdam, 2017) p. 383
- L.I. Fedina, S.A. Song, A.L. Chuvilin, A.K. Gutakovskii, A.V. Latyshev. Microsc. Microanal., 19 (S5), 38 (2013). DOI: 10.1017/S1431927613012294
- S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella. Appl. Phys. Lett., 76, 321 (2000). DOI: 10.1063/1.125733
- N.A. Sobolev, A.E. Kalyadin, E.I. Shek, K.F. Shtel'makh, V.I. Vdovin, A.K. Gutakovskii, L.I. Fedina. Phys. Status Solidi A, 214, 1700317 (2017). DOI: 10.1002/pssa.201700317
- L.I. Fedina, A.K. Gutakovskii, T.S. Shamirzaev. J. Appl. Phys., 124, 053106 (2018). DOI: 10.1063/1.5011329
- P.V. Volkov, А.V. Goryunov, D.N. Lobanov, А.Yu. Luk'yanov, А.V. Novikov, А.D. Tertyshnik, М.V. Shaleev, D.V. Yurasov. J. Cryst. Growth, 448, 89 (2016). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.05.029
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.