Особливості фотолюмінесценції кремнієвих нанокластерів в оксидній матриці при наявності домішки азоту

Abstract

У роботі проведено дослідження впливу тривалості та атмосфери відпалу на спектри фотолюмінесценції (ФЛ) плівок SiO1,5. Показано, що відпал в атмосфері азоту приводить до збільшення інтенсивності ФЛ та зсуву смуги ФЛ в короткохвильову область спектру. Цей ефект пов’язаний з пасивацією обірваних зв’язків, модифікацією границь розділу нанокристали S/SiO2, та зародженням кластерів малого розміру в зв’язку зі зменшенням коефіцієнта дифузії кремнію і обмеженням швидкості росту великих кластерів. Залежність інтенсивності ФЛ від тривалості відпалу має різний характер для різних середовищ відпалу, що свідчить про вплив квазіхімічних реакцій на формування структур у процесі відпалу в азоті. Показано, що імплантація азоту в плівки SiO1,5 до їх відпалу приводить до збільшення інтенсивності ФЛ, тоді як імплантація у відпалені структури зменшує інтенсивність ФЛ і приводить до зсуву смуги ФЛ у довгохвильову область спектру. В структурах з нанокластерами (нк) імплантований азот накопичується на границях розділу Si-нк/SiO2 і в процесі відпалу вступає в реакцію з кремнієм, що приводить до зменшення розмірів великих кластерів та розчинення малих, про що свідчить зсув смуги ФЛ в короткохвильову область спектру зі зростанням часу відпалу.

The paper also analyzed the influence of duration and the atmosphere fallen on the spectrum photoluminescence (PL) tapes SiO1,5. Show that the annealing in the atmosphere of nitrogen leads to an increase in the intensity of PL and shift lanes PL shortwave of spectrum region. This effect is associated with passivation tattered ties, the modification of boundaries of the nanocrystals S/SiO2 and the emergence of clusters of small size in relation to the reduction rate of diffusion of silicon and speed limits of growth of large clusters. The dependence of PL intensity on the length of annealing has a different character for different environments, annealing, which shows the influence of quasi-chemical reactions to the formation of structures in the annealing process in nitrogen. Show that the implantation of nitrogen in the tapes SiO1,5 to their structure reduces the intensity of PL, while implantation in annealed structure reduces the intensity of PL and leads to a shift in the band PL longwave region of the spectrum. In structures nanoclaster (nc) implanted nitrogen accumulates at the border section Si-nc/SiO2 and in the process of annealing enters the reaction of silicon, which leads to a reduction in the size of large clusters and the dissolution of small, as evidenced by the shift lanes PL shortwave region with increasing annealing time.