Origin of dislocation luminescence centers and their reorganization in p-type silicon crystal subjected to plastic deformation and high temperature annealing

Abstract

Changes of the defect structure of silicon p-type crystal surface layer under the influence of plastic deformation and high temperature annealing in oxygen atmosphere were investigated by deep-level capacitance-modulation spectroscopy (DLCMS) and IR spectroscopy of molecules and atom vibrational levels. Special role of dislocations in the surface layer of silicon during the formation of its energy spectrum and rebuilding the defective structure was established. It is shown that the concentration of linear defects (N ≥ 104 cm−2) enriches surface layer with electrically active complexes (dislocation-oxygen, dislocation-vacancy, and dislocation-interstitial atoms of silicon) which are an effective radiative recombination centers.

Radiative and Magnetically Stimulated Evolution of Nanostructured Complexes in Silicon Surface Layers

“…From experimental C-V characteristics, the distribution of surface-state density in silicon's band gap on the boundary of Si-SiO 2 was calculated [42]. Defect formation processes on the surface and subsurface layers of silicon crystals were analyzed by IR spectroscopy and deep-level capacitance-modulation spectroscopy (DLCMS) [9].…”

“…The temperature dependence of the imaginary component of the capacitance on the modulating voltage of the studied barrier structures is presented in Figure 5. According to this method, the activation energy of deep levels (DLs) in the BG of a semiconductor was determined [9]. As can be seen, before irradiation (Figure 5a), the near-surface layers of the barrier structures contained only one deep level (DL1), with an activation energy of Ev + 0.38 eV.…”

“…It has already been established that purposeful control of the composition of a silicon cluster containing organic elements (e.g., C, O, H) makes it possible to obtain optimal optical parameters of light-emitting and light-absorbing structures with nanostructured objects [9]. Clusters of silicon atoms doped with transition metals as a basis for the formation of stable clusters with specified electrical and optical properties are promising materials for nanoelectronics [10,11].…”

Атомная структура и оптические свойства слоев CaSi-=SUB=-2-=/SUB=-, выращенных на CaF-=SUB=-2-=/SUB=-/Si-подложках

“…Причем интенсивность обнаруженного пика примерно в 2 раза выше в области электронного воздействия, чем вне нее. Природа этой полосы пока не вполне понятна и может быть связана с тем, что помимо металлической фазы CaSi 2 происходит формирование включений из полупроводниковых соединений кремния и кальция с шириной запрещенной зоны, близкой к 0.8 эВ [9]. Возможно также, что наблюдаемая полоса имеет дефектную природу, поскольку ФЛ кремния в этом диапазоне длин волн обычно связывают с дислокационной люминесценцией (см., например, [9]).…”

“…Природа этой полосы пока не вполне понятна и может быть связана с тем, что помимо металлической фазы CaSi 2 происходит формирование включений из полупроводниковых соединений кремния и кальция с шириной запрещенной зоны, близкой к 0.8 эВ [9]. Возможно также, что наблюдаемая полоса имеет дефектную природу, поскольку ФЛ кремния в этом диапазоне длин волн обычно связывают с дислокационной люминесценцией (см., например, [9]). Поскольку данная полоса наблюдается как на модифицированных, так и на немодифицированных электронным облучением участках поверхности, можно сделать вывод, что данная полупроводниковая фаза может формироваться в процессе обычного эпитаксиального роста CaF 2 на Si(111) при температурах ∼ 550 • C. Усиление интенсивности данной полосы может быть связано с проявлением плазмонных эффектов за счет присутствия металлических включений CaSi 2 .…”