Excimer laser and rapid thermal annealing stimulation of solid-phase nucleation and crystallization in amorphous silicon films on glass substrates

Abstract

The solid-phase crystallization process in thin amorphous silicon films on glass substrates was studied with application of excimer laser annealing (ELA) and rapid thermal annealing (RTA) for stimulation of nucleation. Use of ELA allowed us to create homogeneous polycrystalline silicon films on glass with grain sizes up to 3 µm at temperatures below 550 • C. Use of RTA reduced the incubation time of nucleation from 100 to 6 h. The textured silicon films on glass with predominant orientation (110) and sizes of textured areas up to 30 µm were manufactured using excimer laser stimulation of nucleation. The influence of the mechanical stress mechanism on grain orientation was suggested, and it was theoretically shown that internal stresses retard the nucleation process. The addition of deformation to the chemical potential difference was estimated for nucleation in amorphous silicon as 11.4 meV per nucleated atom.

Altering the nucleation of thermally annealed hydrogenated amorphous silicon with laser processing

“…Toet et al 8,9 experimented with this approach, but used the laser to create small crystallites directly, and while they did observe crystallite growth into the untreated regions, they found multiple ͑Ͼ10͒, smaller crystallites in their 5 -10 m diameter cauliflower-shaped growth pattern. Efremov et al 10 tried a similar approach using a laser fluence both above and below the crystallization threshold, and while they observed a reduction in 0 with increased laser fluence, they explained their results in terms of stress generated by the laser fluence, which then changed the nucleation kinetics. No measurements of grain size were reported.…”

Кристаллизация плeнок аморфного германия и многослойных структур a-Ge/a-Si под действием наносекундного лазерного излучения

“…Возможна ещe одна гипотеза -СМЗ германия могут состоять из очень близких по ориентации нанокристаллов. Эффекты возникновения таких зeрен при наносекундных ИЛО наблюдались ранее для кремния [25,26]. СМЗ, состоящие из взаимно ориентированных НК, дают дифракционную картину, близкую к картине дифракции от монокристалла (только вместо точечных рефлексов наблюдаются дуги [25,26]), но, если они состоят из нанокристаллов, разделeнных межзeренными границами, корреляционная длина оптических фононов в такой структуре составляет не десятки, а единицы нанометров.…”

Формирование и исследование p-i-n-структур на основе двухфазного гидрогенизированного кремния со слоем германия в i-области

“…Вопрос, почему рост происходит только до значений ∼ 3 нм, пока остается открытым. Возможно, так проявляется влияние механи-ческих напряжений, возникающих вследствие того, что плотность кристаллического кремния на ∼ 3% больше плотности аморфного кремния [19].…”