Представлены результаты исследования приповерхностного слоя кремния и формирования преципитатов в образцах СZ n-Si(100), имплантированного ионами 64 Zn + с дозой 5 · 10 16 см −2 с энергией 50 кэВ при комнатной температуре с последующим окислением при температурах от 400 до 900• С. Визуализация по-верхности проведена с помощью электронного микроскопа, а приповерхностного слоя с профилированием по глубине с помощью картирования элементов методом оже-электронной спектрокопии. Анализ распределения примесных ионов в кремнии проводился на времяпролетном вторично-ионном масс-спектрометре. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследовано химическое состояние атомов матрицы кремния и примесных атомов цинка и кислорода, а также уточнен фазовый состав имплантированного и отожженных образцов.После имплантации Zn наблюдаются два максимума его концентрации: на поверхности пластины и на глубине 70 нм, при этом на поверхности и в приповерхностном слое происходит образование наночастиц фазы металлического Zn и фазы ZnO с размером порядка 10 нм. После отжига в кислороде в Si вблизи поверхности обнаружена фаза ZnO · Zn 2 SiO 4 , а на глубине 50 нм фаза Zn · ZnO. ВведениеВ последнее время широко исследуются свойства наночастиц (НЧ) металлов в различных матрицах, по-скольку такие материалы могут быть использованы в современных устройствах электроники [1]. Для форми-рования таких НЧ наиболее подходит метод ионного легирования, поскольку кроме важных особенностей этого метода (чистоты, мобильности и др.), главное его достоинство состоит в том, что можно получать концентрации имплантированных примесей металлов гораздо больше предела их равновесной растворимости в подложке. Температурная обработка используется не только для отжига радиационных дефектов, но и для зарождения и роста металлических НЧ [2]. Поэтому исследования подложек, имплантированных примесями металлов, в частности, цинком, становятся очень важ-ными и проводятся достаточно интенсивно [3][4][5].Среди таких материалов матрицы с НЧ из ZnО играют особую роль, поскольку окись цинка является прямозонным материалом с шириной запрещенной зоны 3.37 эВ и имеет большую энергию связи электрона и дырки в экситоне 60 мэВ, которая позволяет получать УФ излучение с длиной волны λ = 370 нм при тем-пературе до 450• С. Поэтому матрицы с НЧ из ZnO могут найти широкое применение в таких современ-ных оптоэлектронных устройствах, как светодиоды и УФ лазеры [6]. Также перспективно их применение в солнечных элементах на основе сенсибилизированных НЧ из ZnO в кремниевой матрице и других мат-рицах могут быть сформированы термообработкой в нейтрально-окислительной среде подложек, содержащих металлический Zn. Такие структуры могут быть по-лучены методом легирования ионами Zn [14,15]. По-лучаемые при этом концентрации цинка в кремнии могут быть гораздо большего значения их предельной равновесной растворимости в кремнии, которая состав-ляет N lim Zn = 6 · 10 16 см −3 [16] при температуре диффу-зии 1250• С. В работе представлены результаты формирования НЧ в Si, легированном ионами Zn и...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.