Structural and optical properties of Si hyperdoped with Te by ion implantation and pulsed laser annealing

Комаров, Ф. Ф.; Nechaev, N. S.; Ивлев, Г. Д.; Власукова, Л. А.; Пархоменко, И. Н.; Wendler, E.; Romanov, I. A.; Berencén, Yonder; Пилько, В. В.; Zhigulin, D. V.; Komarov, A. F.

doi:10.1016/j.vacuum.2020.109434

Cited by 14 publications

(8 citation statements)

References 20 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…To date, silicon-based UV–vis photodetectors have been well-developed, but sub-bandgap NIR responsivity remains a challenge for these devices, leading to the use of other materials with significantly higher costs. Recently, various approaches have shown increased sub-bandgap absorption for silicon-based photodetectors, most of which employ hyperdoped silicon with chalcogens, combined with laser processing of the silicon surface. − …”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Laser-Microstructured ZnO/p-Si Photodetector with Enhanced and Broadband Responsivity across the Ultraviolet–Visible–Near-Infrared Range

Chatzigiannakis

Jaros

Leturcq

et al. 2020

ACS Appl. Electron. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

We develop ZnO/p-Si photodetectors by atomic layer deposition (ALD) of ZnO thin films on laser-microstructured silicon and we investigate their electrical and optical behavior, demonstrating high sensitivity and broadband operation. Microstructured p-type silicon was obtained by ns-laser irradiation in SF6 gas, which results in the formation of quasi-ordered and uniform microspikes on the silicon surface. The irradiated silicon contains sulfur impurities, which extend its absorbance to the near infrared. A thin film of ZnO was conformally deposited on the microstructured silicon substrates by ALD. Photoluminescence measurements indicate high crystalline quality of the ZnO film after annealing. Current-voltage (I-V) measurements of the ZnO/p-Si heterodiodes in dark show a non-linear behavior with unusual high current values in reverse bias. Under illumination photocurrent is observed for reverse bias, even for wavelengths below the silicon bandgap in the case of the laser-microstructured photodetectors. Higher current values are measured for the microstructured photodetectors, compared to planar ones.Photoconductivity measurements show enhanced responsivity across the UV-Vis-NIR spectral range for the laser-microstructured devices, due to their increased surface area and light absorption.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Laser-Microstructured ZnO/p-Si Photodetector with Enhanced and Broadband Responsivity across the Ultraviolet–Visible–Near-Infrared Range

Chatzigiannakis

Jaros

Leturcq

et al. 2020

ACS Appl. Electron. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В наших предыдущих исследованиях по формированию слоев кремния, гипердопированных примесями Te [6] и Se [5] при моноэнергетической имплантации ионов с флюенсами 1 • 10 16 ion/cm и энергией 200 и 125 keV соответственно, установлено, что наиболее совершенному структурному состоянию легированных слоев соответствуют плотности энергии ИЛО 1.5, 2 и 2.5 J/cm 2 . Значительное внимание в настоящей работе уделено оценке влияния этих режимов ИЛО на структурное состояние легированных слоев и уровень неравновесной растворимости атомов внедренной примеси.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

“…Оптимальной с позиции структурного совершенства (91.6%) и максимальной концентрации Sе в замещающем положении в решетке Si (65.6%) является плотность энергии W = 2 J/cm 2 . Высокая концентрация примесных атомов (халькогенов), занимающих узловые положения, играет ключевую роль в оптическом поглощении как в видимом, так и ИК диапазоне [1][2][3][5][6][7].…”

Section: элементный состав и структураunclassified

“…Становится возможным поглощение фотонов через электронные переходы " валентная зона−примесная подзона"] и " примесная подзона−зона проводимости" [4]. Чтобы добиться гиперпересыщения, легирование кремния халькогенами проводят с использованием неравновесных методов, таких как ионная имплантация с последующим фемто-, пико-, наносекундным лазерным [3,5,6] или флэш-отжигом [7].…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Влияние Режимов Импульсного Лазерного Отжига На Оптические Свойства Кремния, Гипердопированного Селеном

Комаров¹,

Пархоменко²,

Milchanin³

et al. 2021

Оптика И Спектроскопия

View full text Add to dashboard Cite

Слои кремния, легированные селеном до концентраций 4-6· 1020 cm-3, что на 4 порядка величины превышает предел равновесной растворимости этой примеси, получены ионной имплантацией с последующим импульсным лазерным отжигом (ИЛО) при плотностях энергии в импульсе W=0.55, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0 и 2.5 J/cm2. Методом обратного резерфордовского рассеяния ионов гелия показано, что до 60-70% внедренной примеси находится в позиции замещения в решетке кремния. Слои, гипердопированные селеном, проявляют существенное поглощение (36-40%) в области длин волн 1100-2400 nm. Проведено сравнение спектров поглощения слоев кремния в зависимости от режимов лазерного отжига. Показано, что отжиг при W=2.0 J/cm2 является оптимальным с позиции максимального структурного совершенства гипердопированных слоев кремния. Данный фактор очень важен для применений сформированных структур в фотодетекторах и элементах солнечной энергетики. В то же время поглощение в видимом и ближнем ИК диапазонах длин волн достигает максимального значения после отжига при W=1.0 J/cm2 и практически не меняется при дальнейшем увеличении плотности энергии в импульсе. Ключевые слова: кремний, гипердопирование, имплантация селена, лазерный отжиг, примесная подзона, поглощение и отражение света.

show abstract

“…Становится возможным поглощение фотонов через электронные переходы " валентная зона−примесная подзона" и " примесная подзона−зона проводимости" [17]. Чтобы добиться гиперпересыщения, легирование кремния халькогенами проводят с использованием неравновесных методов, таких, как ионная имплантация с последующим фемто-, пико-, наносекундным лазерным [16,18,19] или флэш отжигом [20].…”

Section: Introductionunclassified

Слои Кремния, Гиперпересыщенные Теллуром, Для Фотодиодов Видимого И Инфракрасного Диапазонов

Комаров¹,

Ластовский²,

Романов³

et al. 2021

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Silicon layers doped with tellurium up to concentration (3–5)·1020 cm-3 have been formed by ion implantation with subsequent pulsed laser annealing. It was shown that 70–90% of the introduced impurity is in the substitution position in the silicon lattice. Si layers Tellurium- hyperdoped silicon layers exhibit significant absorption (35–65%) both in the visible and near IR (1100–2500 nm) spectral ranges, and the absorption increases with increasing wavelength. The current-voltage and capacitance-voltage characteristics, as well as the photosensitivity of photodetectors based on Te-doped silicon layers have been presented and discussed. The residual structural defects in implanted Si layers have been considered by deep-level transient spectroscopy.

show abstract

Structural and optical properties of Si hyperdoped with Te by ion implantation and pulsed laser annealing

Cited by 14 publications

References 20 publications

Laser-Microstructured ZnO/p-Si Photodetector with Enhanced and Broadband Responsivity across the Ultraviolet–Visible–Near-Infrared Range

Laser-Microstructured ZnO/p-Si Photodetector with Enhanced and Broadband Responsivity across the Ultraviolet–Visible–Near-Infrared Range

Влияние Режимов Импульсного Лазерного Отжига На Оптические Свойства Кремния, Гипердопированного Селеном

Слои Кремния, Гиперпересыщенные Теллуром, Для Фотодиодов Видимого И Инфракрасного Диапазонов

Contact Info

Product

Resources

About