авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

-- [ Страница 4 ] --

1.2в), либо с переходами, в которых участвуют энергетические уровни, локализован ные в оболочке SiOx на границе раздела НК с матрицей (рис. 1.2б). (Такая оболочка имеет место для всех указанных в обзоре методов получения слоев SiO2:nc-Si). Для первого механизма положение полосы излучения НК слабо зависит от вида матрицы и определяется лишь размером НК (квантовой точки), если только высоты энергети ческих барьеров между НК (с размерами более 3 нм) и матрицей достаточно велики [136]. Во втором случае существенного различия в положении полосы ФЛ не должно быть, если НК Si в матрице GeO2 окружены оболочкой SiOx. Формирование ее вполне возможно из-за более сильного сродства кремния к кислороду по сравнению с Ge и наличия большого количества дефектов вокруг НК Si, в том числе несвязанного ки слорода. Таким образом, независимо от конкретного механизма ФЛ, полосу при нм можно с большой степенью вероятности приписать НК Si. Конечно, для надежно го доказательства данного предположения требуется применение более прямых мето дов исследования, таких, например, как электронная микроскопия, рентгеновская фо тоэлектронная спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Если не связывать ФЛ при 750 нм с НК Si в GeO2, то остается предположить формирование при отжиге дефектных или примесных центров, излучающих в том же диапазоне длин волн. Однако тогда следовало ожидать появления этой полосы как в случае необлученных пленок GeO2, так и пленок Si0.9Ge0.1O2, приготовленных в оди наковых условиях, чего на самом деле не наблюдается. Кроме того, подобная люми несценция обычно не имеет место в смешанных оксидах кремния-германия, за ис ключением оксидов, специально легированных водородом [171,172,173].

Что касается облученных Si+ и отожженных пленок Si0.9Ge0.1O2, то, учитывая убедительные результаты серии работ [191,200] по совместному осаждению Si, Ge и SiO2, можно связать пик ФЛ при 935 нм (рис. 4.5б, кривая 3) с синтезом НК Ge или SiGe, излучающих свет за счет квантово-размерного эффекта.

Итак, если принять приведенную интерпретацию, то возникает вопрос, почему внедрение избыточного кремния в сложный оксид Si0.9Ge0.1O2 приводит к формирова нию НК Ge, тогда как в «чистом» GeO2 для тех же условий имеет место синтез НК Si?

Как это обсуждалось в литературном обзоре (п.

1.3.2), термическая обработка твердо го раствора SiO2:Ge (или SixGeyOz), наряду с диффузионным перераспределением атомов, приводит к типичной реакции восстановления Ge («редукции» GeO2). Крем ний при этом выступает в качестве активатора реакционно-стимулированной преци питации германия [188,192]. В частности, синтез НК Ge облегчался благодаря прито ку атомов Si из подложки кремния (см., например, [188]). Исходя из этого, в нашем случае имплантированный Si в концентрации, примерно равной исходной концентра ции атомов Ge в Si0.9Ge0.1O2, создает все условия для протекания термодинамически выгодной реакции изовалентного замещения GeO2 + Si SiO2 + Ge [182] и выделе ния Ge в виде НК. То, что эта реакция не имеет места при имплантации кремния в GeO2, можно объяснить следующим образом. Атомный (ионный) радиус Ge сущест венно превышает таковой для Si. Поэтому в смешанном оксиде Si0.9Ge0.1O2 вокруг атомов Ge возникают упругие напряжения, повышающие свободную энергию. В этих условиях имплантированному (избыточному) кремнию оказывается энергетически выгоднее заместить атомы германия (и тем самым снизить внутренние напряжения), чем выделиться в виде НК. Для стехиометричного GeO2 (а в пользу этого свидетель ствуют данные оптической спектроскопии, представленные выше) локальные напря жения отсутствуют, а замещение Ge избыточными атомами Si, несмотря на отмечен ную выгоду реакции изовалентного замещения, наоборот, привело бы к их возникно вению. Кроме того, этот процесс требует преодоления некоторого потенциального барьера, который может оказаться выше барьера для реакции объединения атомов Si между собой. Тогда, особенно при высокой концентрации кремния, процесс коагуля ции атомов Si в НК будет протекать быстрее, чем вытеснение Ge.

Таким образом, формирование НК Si существенно зависит от состояния и со става исходной оксидной матрицы. При имплантации элемента, являющегося в мат рице основным, наличие в исходном оксиде высокой концентрации изовалентных примесей с отличающимся от атомов основы атомным (ионным) радиусом препятст вует формированию НК внедряемого элемента, тогда как при имплантации в «чис тые» оксиды (SiO2 и GeO2) такие НК формируются. Поэтому для реализации идеи создания методом ионной имплантации многофункциональных материалов использо вание «чистого» GeO2 в качестве исходного материала может оказаться более пред почтительным по сравнению со смешанным оксидом кремния-германия.

4.4. Выводы 1) Проведено сравнительное исследование люминесцентных свойств в широком диа пазоне длин волн (350-1500 нм) пленок оксидов SiO2, Si0.9Ge0.1O2 и GeO2, подверг нутых имплантации Si+. Выявлен общий характер изменения дефектной структуры оксидов и соответствующей ФЛ в области 350-700 нм, заключающийся в усилении при малых дозах облучения и ослаблении при больших дозах за счет накопления безызлучательных центров.

2) Обнаружено, что осажденные пленки SiO2 и GeO2 после имплантации Si и отжига при 1000 С характеризуются интенсивной полосой ФЛ при 750 нм, а пленки Si0.9Ge0.1O2 в аналогичных условиях – слабым пиком ФЛ при 935 нм. Данные осо бенности ФЛ интерпретированы в предположении синтеза светоизлучающих НК Si в чистых оксидах и НК Ge (или SiGe) – в смешанном оксиде.

3) Предложена модель, в которой наличие локальных напряжений в сложном и их отсутствие в чистом оксиде служат причиной доминирования реакции замещения германия кремнием в Si0.9Ge0.1O2 и преимущественной преципитации внедренного кремния в матрице GeO2.

ГЛАВА 5. Исследование закономерностей изменения люминесцентных свойств Al2O3 при ионно-лучевом синтезе нанокристаллов Si 5.1. Методика эксперимента Подготовка экспериментальных образцов Для изучения влияния режимов ионно-лучевого синтеза – дозы имплантации Si+ и температуры отжига на люминесцентные свойства структур Al2O3:nc-Si были приготовлены две серии образцов, которые включали кристаллический сапфир двух ориентаций в качестве исходного материала.

В работе применялись пластины коммерчески доступного синтетического ко рунда (лейкосапфира Al2O3) толщиной 0,43 мм и диаметром 2” двух типов: сапфир R ориентации (1 1 02) и C-ориентации (0001). Лицевая поверхность всех пластин была подготовлена в режиме, используемом для эпитаксиального роста кремниевых слоев (эпи-полировка с характерным размером неровностей менее 10 ), а обратная была подвергнута тонкой шлифовке в случае R-сапфира (при этом оставаясь матовой) и оп тической полировке (с характерным размером неровностей менее 1000 ) в случае С сапфира. Кристалличность рабочей поверхности образцов до имплантации проверя лась методом электронной дифракции на отражение по наличию Кикучи-линий, сви детельствующих о высокой степени структурного совершенства.

Имплантация ионов кремния производилась на установке ИЛУ-200 с энергией 100 кэВ. Дозы варьировались в пределах 5·1016-3·1017 см-2. Температура образцов во время облучения не превышала 50 С при максимальной плотности тока (5 мкА/см2).

Специальных мер по устранению эффекта каналирования не применялось. Произво дилась также имплантация ионов Ar+ с энергией 100 кэВ и дозой 8·1016 см-2, что по расчетам TRIM соответствует такому же радиационному повреждению, что и в слу чае облучения Si+ с дозой 1·1017 см-2. Облученные образцы сапфира отжигались од нократно при температурах отжига в интервале 500-1100 С в течение 2 часов в пото ке осушенного азота, причем на каждую температуру приходилось по три дозы Si+.

Очистка газа от примесей и паров воды производилась с помощью фильтра и азотной ловушки, а температура отжига контролировалась платинородий-платиновой термо парой с точностью ± 10 С.

Методы исследования экспериментальных образцов Фотолюминесценция измерялась при комнатной температуре в двух диапазо нах длин волн – 350-800 нм и 600-900 нм.

Измерения в первом диапазоне проводились при возбуждении импульсным азотным лазером на длине волны = 337 нм. Методика измерений описана в п. 3.1.

Для частичного избавления от паразитного лазерного излучения, имевшего место в области 350-500 нм за счет рассеяния на неполированной стороне R-сапфира допол нительно использовалась фильтрация пучка лазера с помощью цветного стекла УФС 5, не пропускающего свет с длинами волн более 400 нм.

ФЛ в диапазоне 600-900 нм возбуждалась в аналогичной схеме с помощью ар гонового лазера ( = 488 нм, мощность пучка – 0,85 Вт, диаметр светового пятна – мм). Для регистрации излучения использовалась CCD-камера. Перед входной щелью монохроматора устанавливался фильтр, пропускающий свет с длинами волн 550 нм.

Для измерения кинетики ФЛ при 740 нм использовалось излучение на длине волны 488 нм оптического параметрического осциллятора, возбуждаемого импульсным ла зером Nd:YAG. Лазерные импульсы имели длительность 6 нс, частоту 10 Гц и мощ ность 48 кВт. Средняя мощность излучения, сфокусированного на область порядка 44 мм2, составляла 2,9 мВт. Времення зависимость интенсивности ФЛ определялась путем интегрирования по длине волны в спектральном диапазоне шириной 90 нм вблизи 740 нм.

Исследования методом просвечивающей электронной микроскопии и элек тронной дифракции в поперечном сечении проводились на микроскопе TEM JEOL 2010F при ускоряющем напряжении 200 кВ. При исследовании дифракции пучок электронов фокусировался на область ~ 100 нм в диаметре. Поперечные срезы гото вились по стандартной методике.

Рамановское рассеяние исследовалось на спектральном комплексе Jobin Yvon, LabRam Confocal micro-Raman при возбуждении лазером HeNe на длине волны = 632,8 нм. Рассеянное излучение регистрировалось CCD-камерой в геометрии обрат Исследования методами ПЭМ, кинетики ФЛ и рамановского рассеяния выполнены в Университете Осло (T. Finstad, S. Foss), Университете Тренто (L. Pavesi, L. Ferraioli) и Среднеазиатском техническом универ ситете, Турция (R. Turan, S. Yerci), соответственно, в рамках совместного международного проекта. Постановка задачи, экспериментов и обсуждение результатов выполнены в диссертационной работе совместно с научным руководителем. Эти результаты включены в публикации [А20,А21], в которых диссертант является соавтором.

ного рассеяния (180). Для увеличения отношения «сигнал-шум» применялось накоп ление сигнала. Спектры измерялись при комнатной температуре.

Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для анализа хими ческого состава имплантированных слоев использовался в условиях, описанных в п.

2.1.

5.2. Влияние дозы имплантации ионов Si+ и температуры постимпланта ционного отжига на фотолюминесценцию и структуру сапфира Для исследования процессов, происходящих в облученных слоях Al2O3, в част ности, формирования НК Si, использовались те же технологические процедуры, кото рые применялись в случае ионно-лучевого синтеза системы SiO2:nc-Si – высокодозная имплантация ионов Si и последующий двухчасовой отжиг в интервале 500-1100 С.

ФЛ исследовалась на каждом этапе обработки. Кроме того, с целью получения ин формации о структуре и составе слоев были привлечены методики просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), РФС и рамановского рассеяния.

На рис. 5.1а приведены типичные спектры ФЛ образцов исходного сапфира R ориентации и сапфира, подвергнутого имплантации ионов Si+, Ar+ с последующим отжигом при 700 С. Исходный сапфир характеризуется широкой полосой ФЛ с мак симумом в районе 400 нм (кривая 1). (К сожалению, наличие серии узких линий азот ного лазера, рассеянных на обратной неполированной поверхности данных пластин, не позволило измерить спектры ФЛ в области длин волн менее 400 нм). Исходя из анализа многочисленных литературных данных (см. п. 1.4.1 и [206,207,208, 210,211,212]), эта полоса может быть уверенно приписана излучательным переходам в структуре энергетических уровней дефектов Al2O3 анионно-вакансионного типа (F центров). Облучение ионами Si+ и Ar+ в отсутствие отжига подавляло эту люминес ценцию, что можно объяснить процессом трансформации (перезарядки) F-центров в F+-центры, излучающие при меньших длинах волн, не регистрируемых нами. После отжига люминесцентные свойства отличаются для случаев облучения Ar+ и Si+: вне дрение ионов инертного газа не меняет существенно характер и спектральную форму ФЛ (кривая 2), в то время как при внедрении кремния обнаруживается ярко выражен ная новая полоса ФЛ с максимумом при 515 нм (кривая 3). Интенсивность этой поло сы монотонно уменьшается с ростом дозы Si+ в исследованном диапазоне (5·1016 1·1017 см-2) и достигает наибольшего значения (при шаге по температуре, равном С) после отжига при 700 С (рис. 5.1б).

Рис. 5.1. Спектры ФЛ образцов R-сапфира, подвергнутых имплантации Si+ (1·1017 см-2), Ar+ (8·1016 см-2) и отжигу (а);

дозовые зависимости интенсивности ФЛ при 500-550 нм для раз личных температур отжига (б).

Исследования ФЛ при возбуждении аргоновым лазером на длине волны 488 нм показали наличие интенсивного пика ФЛ при 740 нм (рис. 5.1а), который в слоях SiO обычно свидетельствует о синтезе НК Si. Однако в данном случае этот пик наблюда ется как в исходных, так и облученных образцах сапфира. Также не выявляется какое либо закономерное поведение его интенсивности в зависимости от типа ионов (Ar+ и Si+), дозы облучения и температуры отжига. Как отмечалось в обзоре (п. 1.4.1), анало гичная люминесценция наблюдается в сапфире, специально легированном Ti [216, 212] или содержащем титан в качестве случайной примеси [211]. Хотя у нас содержа ние титана по данным поставщиков не превышало 0,1 ppm, этот пик ФЛ наблюдается, поскольку длина волны возбуждающего излучения (488 нм) попадает в максимум по лосы поглощения ионов Ti3+ в конфигурации 3d1. По литературным данным [216] Al2O3:Ti3+ в этих условиях обнаруживает пик люминесценции при ~ 750 нм (переход E 2Т2), характеризующейся временами спада порядка 3-4 мкс. Измерение времен ных зависимостей ФЛ при 740 нм (рис. 5.2), описываемых одиночной «растянутой»

t t0 экспонентой вида I = I 0 + A exp, дало значения времен спада ФЛ () 3,4 и 3,5 мкс для отожженного сапфира, облученного ионами Si+ и Ar+, соответственно, что подтверждает связь этого пика с излучением ионов Ti3+. Узкие пики ФЛ при 692 нм, наблюдаемые на фоне широкого спектра ионов титана, обусловлены примесными центрами хрома (ионы Cr3+ в положении замещения Al3+ и конфигурации 3d [211,215]), также присутствующими в образцах исходного сапфира в концентрации менее 0,1 ppm.

Рис. 5.2. Временные зависимости ФЛ при 740 нм образцов R-сапфира, подвергнутых им плантации Si+ (1·1017 см-2), Ar+ (8·1016 см-2) и отжигу.

Вторая серия образцов включала пластины сапфира C-ориентации, облученные и отожженные в аналогичных условиях. После отжига при 1100 С образцы не обна руживали никакой люминесценции в диапазоне 400-800 нм для всех исследуемых доз. Спектры ФЛ образцов, отожженных при 700 и 900 С, приведены на рис. 5.3.

Имеют место те же закономерности ФЛ, что и в случае R-сапфира. Исходный сапфир обнаруживает полосу ФЛ при 430 нм (кривая 1), связанную с F-центрами. Менее ин тенсивная полоса в этой области присутствует также после отжига при 700 С (рис.

5.3а, кривая 4) и не наблюдается для бльших температур, что связано с отжигом де фектов. Только имплантация Si+ с последующей термообработкой сопровождается появлением полосы «зеленой» ФЛ с максимумом интенсивности в области 500- нм. Как увеличение дозы Si+, так и рост температуры отжига вызывают ослабление этой ФЛ вплоть до ее исчезновения при максимальной дозе Si+ (3·1017 см-2) и темпе ратуре отжига 900 С. На рис. 5.3а и 5.3б отчетливо проявляется тенденция длинно волнового сдвига «зеленой» ФЛ с ростом концентрации внедренного кремния. Так, при увеличении дозы от 5·1016 до 1·1017 см-2 максимум полосы сдвигается в пределах 520-545 нм и 500-515 нм для температур 700 и 900 С, соответственно. Подобная тен денция обнаруживалась для катодолюминесценции в независимо проделанной работе [218], в которой пик излучения сдвигался от 574 до 578 нм при увеличении дозы от 1·1016 до 1·1017 см-2, что связывалось авторами с проявлением квантово-размерного эффекта в НК Si, ионно-синтезированных в сапфире R-ориентации.

Рис. 5.3. Спектры ФЛ образцов C-сапфира, подвергнутых имплантации Si+ и отжигу при (а) и 900 С (б) Рис. 5.4. Микрофотография поперечного сечения (а) и картина электронной дифракции (б) R сапфира, подвергнутого имплантации Si+ (3·1017 см-2) и отжигу при 900 С.

Предварительные данные электронной микроскопии и электронной дифракции подтвердили синтез НК Si в образцах R-сапфира (для дозы Si+ 3·1017 см-2). Наряду с этим, выявились интересные особенности, связанные с исходной кристалличностью оксидной матрицы. Изображение ПЭМ поперечного сечения образца R-сапфира, об лученного Si+ и отожженного при 900 С, приведено на рис. 5.4а. Поверхностный слой Al2O3 толщиной порядка 200 нм оказался аморфным. Следовательно, он амор физуется при облучении, и данная температура отжига недостаточна для его рекри сталлизации. В то же время, имплантированный кремний преципитирует в виде кри сталлитов, случайно ориентированных в аморфной матрице, о чем свидетельствует расшифровка колец на дифракционной картине (рис. 5.4б).

Рис. 5.5. Микрофотографии поперечного сечения (а,б) и картины электронной дифракции (в,г) R-сапфира, подвергнутого имплантации Si+ (3·1017 см-2) и отжигу при 1100 С.

После отжига при 1100 С облученный слой испытывает эпитаксиальную рек ристаллизацию, однако содержит большое количество протяженных дефектов (рис.

5.5а и 5.5б). На глубинах около 50-80 нм от поверхности обнаруживаются НК Si, ко торые определенным образом ориентированы относительно решетки кристалличе ской матрицы и проявляются в виде отдельных точечных рефлексов на электроно граммах (рис. 5.5в, 5.5г). Выполняются следующие ориентационные соотношения:

[112 ](111)Si|| [010](006 )Al2O3 и [01 1 ](111) Si|| [010](006 )Al2O3 (в трехиндексном обозначе нии). Эти две ориентации повернуты друг относительно друга на 30. Средний размер НК Si составляет примерно 9-10 нм. На микрофотографии (рис. 5.5а) также заметно, что наряду с относительно небольшими НК Si видны также крупные (более 50 нм) кристаллиты Si, образовавшиеся, по-видимому, в результате процесса коалесценции.

Рис. 5.6. Типичные спектры РФС (а) и распределения Si по глубине, представленные отно шением интенсивностей линий Si 2s / Al 2s (б) для R-сапфира, подвергнутого имплантации Si+ (5·1016 см-2) и отжигу.

Типичные спектры РФС в области энергий связи Al 2s и Si 2s образцов R сапфира, облученных ионами Si+ с дозой 5·1016 см-2 и отожженных при 700 С (эти режимы соответствуют максимальной интенсивности «зеленой ФЛ») представлены на рис. 5.6а. Широкая линия кремния сильно смещена в сторону больших энергий связи (153,5 эВ) по сравнению с энергией 149 эВ, характерной для массивного крем ния (рис. 2.2а), что, скорее всего, связано с нахождением большой части кремния в частично окисленном состоянии. Такое состояние весьма вероятно для «нефазовых»

включений Si типа цепочек, колец, фракталлоподобных образований [12,99], когда атомы Si граничат с матрицей и способны образовывать связи с атомами O из-за сильного сродства кремния к кислороду. Для получения детальной информации о хи мических сдвигах и состоянии кремния в этих структурах требуются дополнительные исследования. Приведенные спектры использовались главным образом для нахожде ния распределения Si в облученном слое Al2O3. Результаты профилирования по глу бине с использованием ионного травления (Ar+, 8 кэВ) представлены на рис. 5.6б. В качестве количественной характеристики содержания атомов Si использовалось от ношение интенсивностей в максимумах линий Si 2s и Al 2s. Максимальная концен трация Si достигается на глубине ~ 80 нм, что согласуется с данными электронной микроскопии. Показательно, что распределение Si практически не зависит от темпе ратуры отжига слоев, по крайней мере до 900 С, следовательно, потеря кремния за счет аутдиффузии маловероятна.

Наиболее полную информацию об изменении структуры имплантированных слоев в зависимости от дозы Si+ и температуры отжига дали исследования раманов ского рассеяния на образцах C-сапфира. Результаты для доз Si+ 1·1017 и 3·1017 см- приведены на рис. 5.7. В отсутствие постимплантационного отжига или при его низ ких температурах наблюдается широкая полоса рассеяния в области 400-500 см-1, а также полосы при меньших частотных сдвигах. (Все эти полосы более ярко выраже ны при дозе 3·1017 см-2). Анализ спектров рамановского рассеяния, ранее выполнен ный в работе [12,226] применительно к слоям SiO2, имплантированным кремнием, показал связь рассеяния в области 450-510 нм с «нефазовыми» кластерами Si фрак тального типа, которые формируются даже в отсутствие отжига при больших концен трациях избыточного кремния. Этому рассеянию соответствовало наличие связей Si Si1, Si-Si2, Si-Si3 Si-Si4 или атомов кремния в различном окисленном состоянии, выяв ляемых методом РФС.

Рис. 5.7. Спектры рамановского рассеяния С-сапфира, подвергнутого имплантации Si+ с до зами 1·1017 см-2 (а) и 3·1017 см-2 (б) с последующим отжигом при различных температурах.

Штриховой линией показано положение пика рассеяния массивного кремния.

По мере увеличения температуры отжига до 700 С наблюдается монотонный сдвиг максимума полосы от ~ 450 до ~ 490 cм-1 (рис. 5.7) что, согласно интерпретации [12], можно объяснить трансформацией «ветвящихся» выделений Si в компактные аморфные кластеры с выраженной фазовой границей. Примечательно, что отжиг при 900 С приводит к практически полному исчезновению широких полос рассеяния и появлению четкого ассиметричного пика при 521 см-1, свойственного рассеянию на ТО-фононах кремниевой решетки. Это говорит в пользу кристаллизации аморфных включений и формирования НК Si большого размера, поскольку положение макси мума не смещено относительно максимума рассеяния массивного Si. Плечо основно го пика, наблюдаемое в области меньших значений рамановского сдвига 460-515 см-1, может быть обусловлено вкладом НК Si относительно малого размера. Наличие НК Si с широким распределением по размеру согласуется с данными ПЭМ и электронной дифракции.

Таким образом, анализ данных по ФЛ сапфира, подвергнутого имплантации Si+ и Ar+ и высокотемпературному отжигу позволил выделить и интерпретировать поло сы люминесценции, связанные с дефектными и примесными светоизлучающими цен трами. Лишь появление и изменение полосы ФЛ при 500-550 нм в целом коррелирует с процессом разделения фаз в системе Al2O3:Si, экспериментально подтвержденным методами рамановского рассеяния и ПЭМ.

5.3. Природа фотолюминесценции и связь с синтезом нанокристаллов Si В предыдущем разделе было показано, что только «зеленая» полоса ФЛ (при 500-550 нм) возникает в образцах сапфира, подвергнутых имплантации Si+ с после дующим отжигом. Нельзя забывать, что процедуры ионного облучения и отжига, со провождающие ионно-лучевой синтез, могут модифицировать дефектную структуру оксида алюминия, поскольку известно, что агрегатные дефектные центры типа F2, от ветственные за видимую люминесценцию (в том числе в районе 500 нм), возникают в Al2O3, облученном ускоренными частицами [207]. Однако, как было показано выше, ионное облучение Ar+, обеспечивающее сравнимые с Si+ концентрации вакансий, не приводит к возникновению «зеленой» ФЛ, что является основным контраргументом против такого предположения.

Отсюда следует логичный вывод, что возникновение «зеленой» люминесцен ции не является следствием радиационного повреждения Al2O3 или перестройки де фектной структуры оксида при отжиге, а имеет прямое отношение к процессам фор мирования гетерофазной системы Al2O3:nc-Si. Интенсивность ФЛ спадает с ростом концентрации избыточного кремния и температуры отжига (в исследованных интер валах), а положение полосы претерпевает длинноволновый сдвиг. При этом макси мальному гашению ФЛ соответствует наличие НК Si больших размеров. В принципе, это согласуется с предположением, что «зеленая» ФЛ обусловлена межзонными пе реходами в НК Si, а сдвиг связан с квантово-размерным изменением положения энер гетических уровней в разрешенных зонах НК. Однако принятие квантово-размерной модели «зеленой» ФЛ требует объяснения аномально большого сдвига энергии излу чения (2,25-2,45 эВ) относительно типичной энергии излучения КТ Si в матрице SiO (1,4-1,7 эВ). В рамках этой модели люминесценция в районе 2,3 эВ может быть обес печена только очень маленькими КТ с размерами менее 2 нм [136]. Хотя пики ФЛ, наблюдаемые в видимой области спектра для слоев SiO2:nc-Si, иногда связывались именно с такими НК (см. п. 1.2.1), трудно ожидать сохранения кристалличности при столь малых размерах включений Si [226].

Интересно провести корреляцию ФЛ при 500-550 нм с данными рамановского рассеяния (рис. 5.7). Анализ последних приводит к следующему заключению: форми рование компактных включений Si, а затем и НК Si наиболее выражено только при больших концентрациях кремния и температурах отжига более 700 С. В то же время «зеленая» ФЛ имеет наибольшую интенсивность при минимальной дозе Si+ (рис. 5.3) и не проявляется в тех режимах, для которых характерен синтез аморфных кластеров или НК, имеющих ярко выраженную фазовую границу с матрицей Al2O2. Отсюда можно сделать вывод, что наиболее вероятными объектами, ответственными за ФЛ в области 450-600 нм являются именно «нефазовые» преципитатами кремния, которые при тех же режимах отжига обеспечивают подобную ФЛ в матрице SiO2 [12,99,226].

Выявление конкретного механизма излучения требует дальнейших исследований.

Почему же не люминесцируют НК Si, синтез которых в данной работе показан однозначно? Данные ПЭМ косвенно указывают на наличие существенных напряже ний между фазами кремния и Al2O3, которые частично релаксируют с образованием протяженных дефектов. Наличие таких напряжений может вызывать разрыв связей и образование центров безызлучательной рекомбинации на поверхности НК, что при водит к гашению ФЛ. В дальнейшем необходимо исследовать пути снижения напря жений и пассивации оборванных связей, например, с помощью легирования водоро дом и фосфором.

5.4. Выводы 1) Исследованы люминесцентные свойства сапфира, подвергнутого имплантации ионов Si+ с последующим отжигом в интервале температур 500-1100 С с целью синтеза НК Si. Полосы и пики люминесценции при 400-430, 692 и 740 нм, прису щие как исходным, так и облученным образцам, интерпретированы, как обуслов ленные анионно-вакансионными дефектами, примесными центрами Cr3+ и Ti3+, соответственно.

2) Установлено, что появление полосы ФЛ при 500-550 нм в облученном Si+ и затем отожженном сапфире коррелирует с распадом твердого раствора Al2O3:Si, экспе риментально подтвержденным методами рамановского рассеяния, электронной микроскопии и электронной дифракции.

3) На основе анализа зависимости полосы ФЛ при 500-550 нм от режимов имплан тации и отжига сделан вывод, что эта люминесценция связана с «нефазовыми»

преципитатами Si, а излучательная рекомбинация в нанокластерах и НК Si подав ляется в силу наличия дефектной границы раздела фаз Si/Al2O3.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Установлены закономерности изменения квантово-размерной фотолюминесцен 1.

ции в диапазоне 700-900 нм системы нанокристаллов Si в матрице SiO2 для ши рокого набора режимов ионно-лучевого синтеза. Показано, что интенсивность люминесценции для температур отжига 1000, 1100 и 1200 С немонотонно зави сит от дозы Si+, что обусловлено ростом числа нанокристаллов без существенного изменения их среднего размера при малых концентрациях Si и их коалесценцией при больших концентрациях. Построена физическая модель, количественно опи сывающая изменение интенсивности излучения в зависимости от дозы импланта ции кремния и температуры отжига. Модель учитывает укрупнение нанокристал лов за счет коалесценции и зависимость вероятности излучательной рекомбина ции от их размера. Эксперименты по циклическому ионно-лучевому синтезу на нокристаллов Si подтвердили справедливость основных положений модели. Оп ределены оптимальные режимы ионно-лучевого синтеза НК Si в матрице SiO2.

Впервые в единых условиях проведено обобщающее исследование влияния ион 2.

ного облучения и ионного легирования фосфором, бором и азотом на фотолюми несценцию, связанную как с нанокристаллами Si, так и дефектами в матрице SiO2.

Обнаружено, что облучение ионами примесей слоев SiO2, имплантированных Si+, а также слоев SiO2 с нанокристаллами Si, синтезированными при 1000 и 1100 С, приводит к гашению люминесценции в области 700-900 нм за счет радиационно го повреждения, формированию излучательных или безызлучательных дефект ных центров в оксидной матрице. Установлено, что ионное легирование нанокри сталлов бором и азотом ослабляет фотолюминесценцию в диапазоне 700-900 нм, а фосфор при определенных условиях обеспечивает ее многократное усиление.

Проанализированы основные механизмы влияния ионного легирования с учетом его воздействия на процессы формирования нанокристаллов Si, дефектообразова ния и квантовых эффектов. Найдены оптимальные условия легирования, способ ные обеспечить усиление люминесцентных свойств системы SiO2:nc-Si.

Впервые исследовано влияние ионной имплантации Si+ и последующего отжига 3.

на люминесцентные свойства слоев Si0.9Ge0.1O2 и GeO2. Выявлен общий характер изменения дефектной структуры оксидов и соответствующей фотолюминесцен ции в области 350-700 нм – усиление люминесценции при малых дозах облучения за счет роста числа кислородо-дефицитных центров и ее ослабление при больших дозах за счет накопления радиационных дефектов - центров безызлучательной рекомбинации. Установлены также специфические особенности фотолюминес ценции, связанные с синтезом нанокристаллов Si в GeO2 (пик при 750 нм) и на нокристаллов Ge (SiGe) в Si0.9Ge0.1O2 (пик при 935 нм). Предложена модель, объ ясняющая влияние исходного состава на синтез нанокристаллов – наличие свя занных с размерным несоответствием атомов локальных напряжений в слоях смешанного оксида способствует протеканию реакции изовалентного замещения атомов Ge атомами Si и, как следствие, преципитации германия, тогда как при внедрении кремния в чистый оксид GeO2 формируются нанокристаллы Si.

Исследовано влияние ионной имплантации кремния и последующего отжига на 4.

люминесцентные свойства Выявлена роль анионно Al2O3 (сапфира).

вакансионных дефектов, обеспечивающих люминесценцию в области 350-450 нм, и примесных центров Ti3+ и Cr3+, излучающих в диапазоне длин волн 650-900 нм.

Показано, что только «зеленая» люминесценция при 500-550 нм коррелирует с процессом разделения фаз в системе Al2O3:Si – трансформацией «нефазовых»

преципитатов Si в компактные аморфные кластеры и нанокристаллы Si. Сделан вывод, что источниками «зеленой» фотолюминесценции являются «нефазовые»

включения, а излучательная рекомбинация в нанокристаллах Si гасится в силу наличия дефектной границы раздела с матрицей Al2O3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основываясь на результатах проделанной работы, можно провести сравнитель ный анализ особенностей ионно-лучевого синтеза и свойств нанокристаллов Si в ок сидных материалах SiO2, Si1-xGexO2 и Al2O3, а также наметить пути дальнейшего раз вития исследований, в том числе с целью применения исследуемых наноструктур.

Использование единого подхода с вариацией в широких пределах режимов ионно лучевого синтеза позволило выявить общие и специфические процессы, сопровож дающие облучение различных оксидов и последующий отжиг.

Особое внимание в данной работе уделялось влиянию облучения и отжига на люминесцентные свойства оксидных матриц. Специально поставленные эксперимен ты в совокупности с литературными данными позволили выявить эволюцию дефект ной подсистемы оксидов и отделить ее свойства от свойств синтезируемых включе ний фазы Si (преципитатов, кластеров и нанокристаллов). Следует отметить, что, не смотря на различие в структуре кислородо-дефицитных дефектных центров, свойст венных оксидам кремния-германия и оксиду алюминия, выявляются общие законо мерности изменения люминесценции в видимой области спектра, связанные с транс формацией исходных и внесением новых дефектных центров в процессе облучения ионами Si+.

В рамках данной работы показано, что свойства матрицы (структура, состав) оказывают определяющее влияние на процессы формирования нанокристаллов и свя занную с ними люминесценцию. Наибольший прогресс достигнут в понимании физи ческих процессов синтеза нанокристаллов Si в матрице SiO2 и их связи с изменением квантово-размерной фотолюминесценции в области 650-1000 нм. Это обеспечивает контролируемое изменение эффективности люминесценции для широкого набора ре жимов ионно-лучевого синтеза данной системы. Изменение состава матрицы – ис пользование смешанного оксида кремния-германия и чистого оксида германия – вы явило особенности, связанные с относительной ролью размерного несоответствия атомов и реакционно-стимулированным формированием нанокристаллов. Первый фактор обычно не учитывался при анализе возможности синтеза нанокристаллов. На личие интенсивной люминесценции в GeO2 открывает возможности создания новых оптически активных материалов и планарных лазерных структур для оптоэлектрони ки. Исходная кристалличность матрицы Al2O3 позволяет создавать ансамбли ориен тированных нанокристаллов, однако механические напряжения, возникающие при их формировании, препятствуют проявлению квантово-размерной фотолюминесценции.

Поэтому для сапфира встает дополнительная задача отыскания путей решения данной проблемы. Синтез нанокристаллов Si в Al2O3 может быть использован как в КМОП, так и КНС-технологии при разработке новых приборных структур, основанных на свойствах квантовых точек Si, не связанных с люминесценцией. В отношении КНС технологии ионно-синтезированные кристаллические включения Si в поверхностном слое сапфира могут также служить зародышами эпитаксиального роста структурно совершенных слоев Si.

Еще один важный вопрос, рассмотренный в настоящей работе – это ионное ле гирование кремниевых наноструктур мелкими донорными и акцепторными примеся ми, позволяющее управлять свойствами нанокристаллов Si. Этот аспект развит при менительно к системе SiO2:nc-Si, но в дальнейшем должен быть исследован и для других оксидных матриц, в частности Al2O3. В последнем случае легирование может обеспечить пассивацию оборванных связей на границе nc-Si/Al2O3 и привести к обна ружению люминесценции нанокристаллов. Результаты обобщающего исследования влияния легирования P, B, и N на формирование и свойства НК Si дали возможность провести параллель между физическими процессами, имеющими место в случае на норазмерных объектов, с известными процессами легирования массивных полупро водников, а также выявить различия, в том числе имеющие квантовую природу.

Таким образом, в представленном цикле исследований не только решены по ставленные задачи, но и созданы предпосылки для развития новых фундаментальных и прикладных разработок.

БЛАГОДАРНОСТИ Выражаю глубокую благодарность научному руководителю – проф. Д.И. Те тельбауму, а также директору НИФТИ доц. О.Н. Горшкову за постановку настоящей работы и помощь в анализе результатов. Высказывается искренняя признательность сотрудникам НИФТИ, физического факультета ННГУ, ИФМ РАН: зав. лаб. В.Г. Шен гурову за техническое обеспечение работы;

вед. инж. В.К. Васильеву за помощь в проведении ионной имплантации;

проф. В.А. Перевощикову за помощь в проведении механико-химической обработки образцов;

гл. инж. В.А. Камину, с.н.с. Ю.И. Чиги ринскому и инж. Ю.А. Дудину за предоставление осажденных пленок оксидов крем ния-германия;

доц. А.В. Ершову за пристальное внимание к работе и предоставление осажденных пленок SiO2;

зав. каф. ЭТТ проф. Е.С. Демидову за помощь в измерениях ЭПР;

инж. М.О. Марычеву, н.с. В.А. Новикову, н.с. Д.М. Гапоновой и н.с. С.В. Моро зову за помощь в разработке и совершенствовании методик оптической спектроско пии и помощь в проведении соответствующих измерений;

с.н.с. А.П. Касаткину за плодотворное обсуждение результатов и физических моделей;

доц. В.А. Бурдову за теоретическое обоснование отдельных результатов работы;

доц. В.В. Карзанову за постоянный интерес к работе и ее результатам.

Особая благодарность высказывается Г.А. Качурину, А.И. Ковалеву, Д.Л.

Вайнштейну, Э.П. Домашевской, В.А. Терехову, R. Turan, T. Finstad, L. Pavesi и их коллегам, непосредственно участвовавшим в дополнительных исследованиях наших образцов различными аналитическими методами в рамках совместных международ ных проектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Silicon nanostructures for photonics / P. Bettotti, M. Cazzanelli, L. Dal Negro, B. Danese, Z. Ga burro, C.J. Oton, G. Vijaya Prakash, L. Pavesi // J. Phys.: Condens. Matter. – 2002. – Vol.14. – P.8253-8281.

2. Pavesi, L. Routes toward silicon-based lasers / Lorenzo Pavesi // Materials Today. – 2005. – January. – P.18-25.

3. Canham, L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolu tion of wafers / L.T. Canham // Appl. Phys. Lett. – 1990. – Vol.57, №10. – P.1046-1048.

4. Shimizu-Iwayama, T. Visible photoluminescence in Si+-implanted thermal oxide films on crys talline Si / T. Shimizu-Iwayama, S. Nakao, K. Saitoh // Appl. Phys. Lett. – 1994. – Vol.65, №14. – P.1814-1816.

5. Guha, S. Characterization of Si+ ion-implanted SiO2 films and silica glasses / Soumyendu Guha // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.84, №9. – P.5210-5217.

6. Influence of average size and interface passivation on the spectral emission of Si nanocrystals embedded in SiO2 / B. Garrido Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Rodriguez, J.R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie // J. Appl. Phys. – 2002. – Vol.91, №2. – P.798-807.

7. Optical properties of Si clusters and Si nanocrystallites in high-temperature annealed SiOx films / T. Inokuma, Y. Wakayama, T. Muramoto, R. Aoki, Y. Kurata, S. Hasegawa // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.83, №4. – P.2228-2234.

8. Nucleation and growth of nanocrystalline silicon studied by TEM, XPS and ESR / K. Sato, T.

Izumi, M. Iwase, Y. Show, H. Morisaki, T. Yaguchi, T. Kamino // Appl. Surf. Sci. – 2003. – Vol.216. – P.376-381.

9. Tuning the emission wavelength of Si nanocrystals in SiO2 by oxidation / M.L. Brongersma, A.

Polman, K.S. Min, E. Boer, T. Tambo, H.A. Atwater // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol.72, №20. – P.2577-2579.

10. Optical gain in silicon nanocrystals / L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F.

Priolo // Nature. – 2000. – Vol.408. – P.440-444.

11. Zhuravlev, K.S. Mechanism of photoluminescence of Si nanocrystals fabricated in a SiO2 ma trix / K.S. Zhuravlev, A.M. Gilinsky, A.Yu. Kobitsky // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol.73, №20. – P.2962-2964.

12. О формировании нанокристаллов кремния при отжиге слоев SiO2, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, В.А. Володин, В.Г. Кеслер, А.Ф. Лейер, M.-O.

Ruault // ФТП. – 2002. – Т.36, №6. – С.685-689.

13. The enhancement of luminescence in ion implanted Si quantum dots in SiO2 matrix by means of dose alignment and doping / D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, S.A. Trushin, D.G. Revin, D.M. Ga ponova, W. Eckstein // Nanotechnology. – 2000. – Vol.11. – P. 295-297.

14. The influence of phosphorus and hydrogen ion implantation on the photoluminescence of SiO with Si nanoinclusions / D.I. Tetelbaum, S.A. Trushin, V.A. Burdov, A.I. Golovanov, D.G. Revin, D.M. Gaponova // Nucl. Instr. Meth. B. – 2001. – Vol.174. – P.123-129.

15. Control of photoluminescence properties of Si nanocrystals by simultaneously doping n- and p type impurities / M. Fujii, Y. Yamaguchi, Y. Takase, K. Ninomiya, S. Hayashi // Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol.85, №7. – P.1158-1160.

16. Особенности фотолюминесценции в SiO2 с нановключениями кремния, полученными ме тодом ионной имплантации / Д.И. Тетельбаум, И.А. Карпович, М.В. Степихова, В.Г. Шенгу ров, К.А. Марков, О.Н. Горшков // Поверхность. – 1998. – №5. – С.31-33.

17. Зорин, Е.И. Ионное легирование полупроводников / Е.И. Зорин, П.В. Павлов, Д.И. Те тельбаум. – М.: Энергия, 1975. – 129 с.

18. Low-loss fiber guide with SiO2+GeO2 core and borosilicate cladding / A.V. Belov, A.N.

Gur'yanov, G. G. Devyatykh, E.M. Dianov, V.G. Luzhain, A.V. Nikolaychik, A.M. Prokhorov, A.S. Yushin // Sov. J. Quantum. Electron. – 1976. – Vol.6, №11. – P.1362-1363.

19. Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication / K.O.

Hill, Y. Fujii, D.C. Johnson, B.S. Kawasaki // Appl. Phys. Lett. – 1978. – Vol.32, №10. – P.647 649.

20. Prediction of optical losses in SiO2- and GeO2-based glass hollow waveguides for the infrared / N. Nagano, M. Saito, M. Miyagi, N. Baba, N. Sawanobori // Appl. Phys. Lett. – 1991. – Vol.58, №17. – P.1807-1809.

21. 30 dB gain Raman amplifier at 1.3 µm in low-loss high GeO2-doped silica fibres / E.M. Dianov, A.A. Abramov, M.M. Bubnov, A.M. Prokhorov, A.V. Shipulin, G.G. Devjatykh, A.N. Guryanov, V.F. Khopin // Electron. Lett. – 1995. – Vol.31, №13. – P.1057-1058.

22. Nature and origin of the 5-eV band in SiO2:GeO2 glasses / H. Hosono, Y. Abe, D.L. Kinser, R.A. Weeks, K. Mutta, H. Kawazoe // Phys. Rev. B. – 1992. – Vol.46, №18. – P.11445-11451.

23. Fabrication of long-period optical fiber gratings by use of ion implantation / M. Fujimaki, Y.

Ohki, J.L. Brebner, S. Roorda // Opt. Lett. – 2000. – Vol.25, №2. – P.88-89.

24. Germania-glass-core silica-glass-cladding modified chemical-vapor deposition optical fibers:

optical losses, photorefractivity, and Raman amplification / V.M. Mashinsky [et al.] // Opt. Lett. – 2004. – Vol.29, №22. – P.2596-2598.

25. Структурные и фотолюминесцентные свойства гетероэпитаксиальных слоев кремния на сапфире / С.П. Светлов [и др.] // ФТТ. – 2004. – Т.46, №1. – С.15-17.

26. Wilk, G.D. High-k gate dielectrics: Current status and materials properties considerations / G.D.

Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol.89, №10. – P.5243-5275.

27. Yanagiya, S. Optical and electrical properties of Al2O3 films containing silicon nanocrystals / S.

Yanagiya, M. Ishida // J. Electron. Mat. – 1999. – Vol.28, №5. – P.496-500.

28. Zhu, Y. Thin films of silicon nanoparticles embedded in Al2O3 matrices / Y. Zhu, P.P. Ong // Surf. Rew. Lett. – 2001. – Vol.8, №5. – P.559-564. (Ong, P.P. Strong photoluminescence with fine structures from sandwich-structured films of silicon nanoparticles embedded in Al2 O3 matrices / P.P. Ong, Y. Zhu // Phys. E. – 2002. – Vol.15. – P.118-123.) 29. Resonant tunneling of Si nanocrystals embedded in Al2O3 matrix synthesized by vacuum elec tron-beam co-evaporation / Q. Wan, T.H. Wang, M. Zhu, C.L. Lin // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.81, №3. – P.538-540.

30. Temperature dependence of the radiative recombination coefficient of intrinsic crystalline sili con / T. Trupke, M.A. Green, P. Wurfel, P.P. Altermatt, A. Wang, J. Zhao, R. Corkish // J. Appl.

Phys. – 2003. – Vol.94, №8. – P.4930-4937.

31. Efficient silicon light-emitting diodes / M.A. Green, J. Zhao, A. Wang, P.J. Reece, M. Gal // Nature. – 2001. – Vol.412. – P.805-808.

32. Zhao, J. High-efficiency optical emission, detection, and coupling using silicon diodes / J. Zhao, M. A. Green, A. Wang // J. Appl. Phys. – 2002. – Vol.92, №6. – P.2977-2979.

33. Trupke, T. Optical gain in materials with indirect transitions / T. Trupke, M.A. Green, P. Wurfel // J. Appl. Phys. – 2003. – Vol.93, №11. – P.9058-9061.

34. An efficient room-temperature silicon-based light-emitting diode / Wai Lek Ng, M.A. Lour enco, R.M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, K.P. Homewood // Nature. – 2001. – Vol.410. – P.192 194.

35. Эффективный кремниевый светодиод с температурно-стабильными спектральными ха рактеристиками / А.М. Емельянов, Н.А. Соболев, Т.М. Мельникова, S. Pizzini // ФТП. – 2003.

– Т.37, №6. – С.756-761.

36. Stimulated emission in a nanostructured silicon pn junction diode using current injection / M.J.

Chen, J.L. Yen, J.Y. Li, J.F. Chang, S.C. Tsai, C.S. Tsai // Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol.84, №12.

– P.2163-2165.

37. Coffa, S. Transition from small interstitial clusters to extended {311} defects in ion-implanted Si / S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol.76, №3. – P.321-323.

38. Kveder, V. Recombination activity of contaminated dislocations in silicon: A model describing electron-beam-induced current contrast behavior / V. Kveder, M. Kittler, W. Schroter // Phys. Rev.

B. – 2001. – Vol.63. – P.115208.

39. Optical properties of oxygen precipitates and dislocations in silicon / S. Binetti, S. Pizzini, E.

Leoni, R. Somaschini, A. Castaldini, A. Cavallini // J. Appl. Phys. – 2002. – Vol.92, №5. – P.2437 2445.

40. Oxygen participation in the formation of the photoluminescence W center and the center’s ori gin in ion-implanted silicon crystals / M. Nakamura, S. Nagai, Y. Aoki, H. Naramoto // Appl. Phys.

Lett. – 1998. – Vol.72, №11. – P.1347-1349.

41. Luminescence from -FeSi2 precipitates in Si. II: Origin and nature of the photoluminescence / L. Martinelli, E. Grilli, D.B. Migas, L. Miglio, F. Marabelli, C. Soci, M. Geddo, M.G. Grimaldi, C.

Spinella // Phys. Rev. B. – 2002. – Vol.66. – P.085320.

42. Свойства самоорганизованных SiGe-наноструктур, полученных методом ионной имплан тации / Ю.Н. Пархоменко, А.И. Белогорохов, Н.Н. Герасименко, А.В. Иржак, М.Г. Лисаченко // ФТП. – 2004. – Т.38, №5. – С.593-597.

43. Wan, Q. Synthesis and optical properties of semiconducting beta-FeSi2 nanocrystals / Q. Wan, T.H. Wang, C.L. Lin // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol.82, №19. – P.3224-3226.

44. Кремний-германиевые наноструктуры с квантовыми точками: механизмы образования и электрические свойства / О.П. Пчеляков, Ю.Б. Болховитянов, А.В. Двуреченский, Л.В. Соко лов, А.И. Некифоров, А.И. Якимов, Б. Фойхтлендер // ФТП. – 2000. – Т.34, №11. – С.1281 1299.

45. Desurvire, E. Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Principles and Applications / E. Desurvire. – New York: Wiley, 1994.

46. Priolo, F. Excitation and nonradiative deexcitation processes of Er3+ in crystalline Si / F. Priolo, G. Franzo, A. Carnera // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol.57, №8. – P.4443-4455.

47. В.Б. Шмагин, Б.А. Андреев, А.В. Антонов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, О.А.Кузнецов, Е.А.Ускова, C.A.J. Ammerlaan, G.Pensl / Электрически активные центры в светоизлучающих слоях Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии // ФТП. – 2002. – Т.36, №2. – С.178-182.

48. Optical properties of a single type of optically active center in Si/Si:Er nanostructures / N.Q.

Vinh, H. Przybylinska, Z.F. Krasil'nik, T. Gregorkiewicz // Phys. Rev. B. – 2004. – Vol.70. – P.115332.

49. Electroluminescence of erbium-doped silicon / J. Palm, F. Gan, B. Zheng, J. Michel, L.C. Ki merling // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol.54, №24. – P.17603-17615.

50. Влияние характера пробоя p–n-перехода на интенсивность и эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Er3+ в эпитаксиальных слоях Si:Er, полученных методом суб лимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В.Б. Шмагин, Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красиль ник, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов, Л.В. Красильникова, Д.И. Крыжков, М.Н. Дроздов // ФТТ. – 2004. – Т.46, №1. – С.110-113.

51. Л.В. Красильникова, М.В. Степихова, Ю.Н. Дроздов, М.Н. Дроздов, З.Ф. Красильник, В.Г. Шенгуров, В.Ю. Чалков, С.П. Светлов, О.Б. Гусев / Анализ коэффициента усиления и исследование люминесцентных свойств гетероструктур Si/Si1-xGex:Er/Si, полученных мето дом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в газовой фазе // ФТТ. – 2005. – Т.47, №1. – С.90-94.

52. Cullis, A.G. The structural and luminescence properties of porous silicon / A.G. Cullis, L.T.

Canham, P.D.J. Calcott // Appl. Phys. Lett. – 1997. – Vol.82, №3. – P.909-965.

53. Bisi, O. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics / O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi // Surf. Sci. Rep. – 2000. – Vol.38, №1-3. – P.1-126.

54. Dynamics of stimulated emission in silicon nanocrystals / L. Dal Negro, M. Cazzanelli, L.

Pavesi, S. Ossicini, D. Pacifici, G. Franzo, F. Priolo, F. Iacona // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol.82, №26 – P.4636-4638.

55. Optical gain in Si/SiO2 lattice: Experimental evidence with nanosecond pulses / L. Khria chtchev, M. Rasanen, S. Novikov, J. Sinkkonen // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol.79, №9. – P.1249-1251.

56. Observation of laser oscillation in aggregates of ultrasmall silicon nanoparticles / M.H. Nayfeh, S. Rao, N. Barry, J. Therrien, G. Belomoin, A. Smith, S. Chaieb // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.81, №1 – P.121-123.

57. Low-loss rib waveguides containing Si nanocrystals embedded in SiO2 / P. Pellegrino, B. Gar rido, C. Garcia, J. Arbiol, J.R. Morante, M. Melchiorri, N. Daldosso, L. Pavesi, E. Scheid, G. Sarra bayrouse // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol.97. – P.074312.

58. Stimulated emission in the active planar optical waveguide made of silicon nanocrystals / K.

Luterov, D. Navarro, M. Cazzanelli, T. Ostatnick, J. Valenta, S. Cheylan, I. Pelant, L. Pavesi // Phys. Stat. Sol. C. – 2005. – Vol.2, №9. – P.3429-3434.

59. Toshikiyo, K. Enhanced optical properties of Si1-xGex alloy nanocrystals in a planar microcavity / K. Toshikiyo, M. Fujii, S. Hayashi // J. Appl. Phys. – 2003. – Vol.93, №4. – P.2178-2181.


60. Design of a nanoscale silicon laser / S.L. Jaiswal, J.T. Simpson, S.P. Withrow, C.W. White, P.M. Norris // Appl. Phys. A. – 2003. – Vol.77. – P.57-61.

61. Fujii, M. Excitation of intra-4f shell luminescence of Yb3+ by energy transfer from Si nanocrys tals / M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol.73, №21. – P.3108 3110.

62. Er3+ ions–Si nanocrystals interactions and their effects on the luminescence properties / G.

Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Priolo, F. Iacona // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol.76, № – P.2167-2169.

63. Kik, P.G. Strong exciton-erbium coupling in Si nanocrystal-doped SiO2 / P.G. Kik, M.L.

Brongersma, A. Polman // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol.76, №17. – P.2325-2327.

64. Role of the energy transfer in the optical properties of undoped and Er-doped interacting Si nanocrystals / F. Priolo, G. Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Iacona, A. Irrera // J. Appl. Phys.

– 2001. – Vol.89, №1. – P.264-272.

65. Qin, G. Theory of photoluminescence from SiO2 films containing Si nanocrystals and Er ions / G. Qin, G.G. Qin, S.H. Wang // J. Appl. Phys. – 1999. – Vol.85, №9. – P.6738-6745.

66. Silicon nanocrystals and Er3+ ions in an optical microcavity / F. Iacona, G. Franzo, E.C.

Moreira, F. Priolo // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol.89, №12. – P.8354-8356.

67. Han, H.-S.. Optical gain at 1.54 µm in erbium-doped silicon nanocluster sensitized waveguide / H.-S. Han, S.-Y. Seo, J.H. Shin // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol.79, №27. – P.4568-4570.

68. Electroluminescence at 1.54 µm in Er-doped Si nanocluster-based devices / F. Iacona, D.

Pacifici, A. Irrera, M. Miritello, G. Franzo, F. Priolo, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.81, №17. – P.3242-3244.

69. A continuous-wave Raman silicon laser / H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A.

Fang, M. Paniccia // Nature. – 2005. – Vol.433. – P.725-728.

70. De Blauwe, J. Nanocrystal nonvolatile memory devices / Jan De Blauwe // IEEE Trans.

Nanotechnology. – 2002. – Vol.1., №1. – P.72-77.

71. Грехов, И.В. Деградация туннельных МОП структур при высокой плотности тока / И.В.

Грехов, А.Ф. Шулекин, М.И. Векслер // ФТП. – 1998. – Т.32, №6 – С.743-747.

72. Volatile and nonvolatile memories in silicon with nano-crystal storage / S. Tiwari, F. Rana, K.

Chan, H. Hanafi, C. Wei, D. Buchanan // IEEE Int. Electron Devices Meeting Tech. Dig. – 1995. – P.521–524.

73. Silicon nanocrystal memory devices obtained by ultra-low-energy ion-beam synthesis / P. Dimi trakis [et al.] // Solid-State Electronics. – 2004. – Vol.48. – P.1511-1517.

74. Control of tunnel oxide thickness in Si-nanocrystal array memories obtained by ion implanta tion and its impact in writing speed and volatility / O. Gonzalez-Varona, B. Garrido, S. Cheylan, A.

Perez-Rodriguez, A. Cuadras, J.R. Morante // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol.82, №13 – P.2151 2153.

75. Glazman, L.I. Single electron tunneling / L.I. Glazman // J. Low Temp. Phys. – 2000. – Vol.118, №5/6. – P.247-269.

76. Takahashi, N. A directional current switch using silicon electron transistors controlled by charge injection into silicon nano-crystal floating dots / N. Takahashi, H. Ishikuro, T. Hiramoto // IEEE Int.

Electron Devices Meeting Tech. Dig. – 1999. – P.371–374.

77. Boeringer, D.W. Avalanche amplification of multiple resonant tunneling through parallel silicon microcrystallites / D.W. Boeringer, R. Tsu // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol.51, №19. – P.13337 13343.

78. Kanemitsu, Y. Resonantly excited photoluminescence from porous silicon: Effects of surface oxidation on resonant luminescence spectra / Y. Kanemitsu, S. Okamoto // Phys. Rev. B. – 1997. – Vol.56, №4. – P.R1696-R1699.

79. Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen / M.V.

Wolkin, J. Jorne, P.M. Fauchet, G. Allan, C. Delerue // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol.82, №1. – P.197-200.

80. Two-peak photoluminescence and light-emitting mechanism of porous silicon / S.L. Zhang, F.M. Huang, K.S. Ho, L. Jia, C.L. Yang, J.J. Li, T. Zhu, Y. Chen, S.M. Cai, A. Fujishima, Z.F. Liu // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol.51, №16. – P.11194-11197.

81. Visible photoluminescence from oxidized Si nanometer-sized spheres: Exciton confinement on a spherical shell / Y. Kanemitsu, T. Ogawa, K. Shiraishi, K. Takeda // Phys. Rev. B. – 1993. – Vol.48, №7. – P.4883-4886.

82. Kanemitsu, Y. Luminescence properties of nanometer-sized Si crystallites: Core and surface states / Yoshihiko. Kanemitsu // Phys. Rev. B. – 1994. – Vol.49, №23. – P.16845-16848.

83. Kanemitsu, Y. Photoluminescence spectrum and dynamics in oxidized silicon nanocrystals: A nanoscopic disorder system / Yoshihiko Kanemitsu // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol.53, №20. – P.13515-13520.

84. Photoluminescence mechanism in surface-oxidized silicon nanocrystals / Y. Kanemitsu, S. Oka moto, M. Otobe, S. Oda // Phys. Rev. B. – 1997. – Vol.55, №12. – P.R7375-R7378.

85. Size, shape, and composition of luminescent species in oxidized Si nanocrystals and H passivated porous Si / S. Schuppler [et al.] // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol.52, №7. – P.4910-4925.

86. Quantum confinement effect in self-assembled, nanometer silicon dots / S.A. Ding, M. Ikeda, M. Fukuda, S. Miyazaki, M. Hirose // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol.73, №26. – P.3881-3883.

87. Kamenev, B.V. Self-trapped excitons in silicon nanocrystals with sizes below 1.5 nm in Si/SiO multilayers / B.V. Kamenev, A.G. Nassiopoulou // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol.90, №11. – P.5735 5740.

88. Photoluminescence of size-separated silicon nanocrystals: Confirmation of quantum confine ment / G. Ledoux, J. Gong, F. Huisken, O. Guillois, C. Reynaud // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.80, №25. – P.4834-4836.

89. Changes in the electronic properties of Si nanocrystals as a function of particle size / T. van Buuren, L.N. Dinh, L.L. Chase, W.J. Siekhaus, L.J. Terminello // Phys. Rev. Lett. – 1998. – Vol.80, №17. – P.3803-3806.

90. Photoluminescence of silicon nanoclusters with reduced size dispersion produced by laser abla tion / L. Patrone, D. Nelson, V.I. Safarov, M. Sentis, W. Marine, S. Giorgio // J. Appl. Phys. – 2000. – Vol.87, №8. – P.3829-3837.

91. Кинетика экситонной фотолюминесценции в низкоразмерных структурах кремния / А.В.

Саченко, Э.Б. Каганович, Э.Г. Манойлов, С.В. Свечников // ФТП. – 2001. – Т.35, №12. – С.1445-1451.

92. Zhang, Q. Blue photoluminescence and local structure of Si nanostructures embedded in SiO matrices / Q. Zhang, S.C. Bayliss, D.A. Hutt // Appl. Phys. Lett. – 1995. – Vol.66, №15. – P.1977 1979.

93. Raman scattering from acoustic phonons confined in Si nanocrystals / M. Fujii, Y. Kanzawa, S.

Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol.54, №12. – P.R8373-R8376.

94. Rinnert, H. Evidence of light-emitting amorphous silicon clusters confined in a silicon oxide matrix / H. Rinnert, M. Vergnat, A. Burneau // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol.89, №1. – P.237-243.

95. Kim K. Visible light emissions and single-electron tunneling from silicon quantum dots embed ded in Si-rich SiO2 deposited in plasma phase / Keunjoo Kim // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol.57, №20. – P.13072-13076.

96. Takeoka, S. Size-dependent photoluminescence from surface-oxidized Si nanocrystals in a weak confinement regime / S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi // Phys. Rev. B. – 2000. – Vol.62, №24. – P.16820-16825.

97. Role of the energy transfer in the optical properties of undoped and Er-doped interacting Si nanocrystals / F. Priolo, G. Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Iacona, A. Irrera // J. Appl. Phys.

– 2001. – Vol.89, №1. – P.264-272.

98. Size-controlled highly luminescent silicon nanocrystals: A SiO/SiO2 superlattice approach / M.

Zacharias, J. Heitmann, R. Scholz, U. Kahler, M. Schmidt, J. Blasing // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.80, №4. – P.661-663.

99. Si rings, Si clusters, and Si nanocrystals – different states of ultrathin SiOx layers / L.X. Yi, J.

Heitmann, R. Scholz, M. Zacharias // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.81, №22. – P.661-663.

100. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures / G. Franzo, A. Irrera, E.C.

Moreira, M. Miritello, F. Iacona, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica, F. Priolo // Appl. Phys.

A. – 2002. – Vol.74. – P.1-5.

101. Raman scattering and photoluminescence from Si nanoparticles in annealed SiOx thin films / D. Nesheva, C. Raptis, A. Perakis, I. Bineva, Z. Aneva, Z. Levi, S. Alexandrova, H. Hofmeister // J.

Appl. Phys. – 2002. – Vol.92, №8. – P.4678-4683.

102. Nature of visible luminescence and its excitation in Si-SiOx systems / L. Khomenkova, N. Kor sunska, V. Yukhimchuk, B. Jumayev, T. Torchynska, A.V. Hernandez, A. Many, Y. Goldstein, E.

Savir, J. Jedrzejewski // J. Lum. – 2003. – Vol.102-103. – P.705-711.

103. Role of the interface region on the optoelectronic properties of silicon nanocrystals embedded in SiO2 / N. Daldosso, M. Luppi, S. Ossicini, E. Degoli, R. Magri, G. Dalba, P. Fornasini, R. Gris enti, F. Rocca, L. Pavesi, S. Boninelli, F. Priolo, C. Spinella, F. Iacona // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol.68. – P.085327.

104. Excitons in Si nanocrystals: Confinement and migration effects / J. Heitmann, F. Muller, L. Yi, M. Zacharias, D. Kovalev, F. Eichhorn // Phys. Rev. B. – 2004. – Vol.69. – P.195309.

105. Influence of light intensity on the photoluminescence of silicon nanostructures / D. Amans, O.

Guillois, G. Ledoux, D. Porterat, C. Reynaud // J. Appl. Phys. – 2002. – Vol.91, №8. – P.5334 5340.


106. Delerue, C. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon / C. Delerue, G. Allan, M. Lannoo // Phys. Rev. B. – 1993. – Vol.48, №15. – P.11024-11036.

107. Photoluminescence in amorphous Si/SiO2 superlattices fabricated by magnetron sputtering / B.T. Sullivan, D.J. Lockwood, H.J. Labbe, Z.-H. Lu // Appl. Phys. Lett. – 1996. – Vol.69, №21. – P.3149-3151.

108. Thermal crystallization of amorphous Si/SiO2 superlattices / M. Zacharias, J. Blasing, P. Veit, L. Tsybeskov, K. Hirschman, P.M. Fauchet // Appl. Phys. Lett. – 1999. – Vol.74, №18. – P.2614 2616.

109. Substrate-dependent crystallization and enhancement of visible photoluminescence in thermal annealing of Si/SiO2 superlattices / L. Khriachtchev, O. Kilpela, S. Karirinne, J. Keranen, T. Le pisto // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol.78, №3. – P.323-325.

110. Room temperature visible light emission from Si/SiO2 multilayers: Roles of interface elec tronic states and silicon phase / C. Ternon, F. Gourbilleau, C. Dufour, J.L. Doualan, B. Garrido // J.

Lum. – 2002. – Vol.99. – P.361-364.

111. Nanoprecipitation in transparent matrices using an energetic ion beam / T. Mohanty, A. Prad han, S. Gupta, D. Kanjilal // Nanotechnology. – 2004. – Vol.15. – P.1620-1624.

112. Silicon nanocrystals and defects produced by silicon and silicon-and-gold implantation in sil ica / C. Barthou, P.H. Duong, A. Oliver, J.C. Cheang-Wong, L. Rodrguez-Fernandez, A. Crespo Sosa, T. Itoh, P. Lavallard // J. Appl. Phys. – 2003. – Vol.93, №12. – P.10110-10113.

113. Королев, Д.Н. Образование нановыделений при распаде пересыщенных твердых раство ров в треках быстрых тяжелых ионов / Д.Н. Королев, А.Е. Волков // ЖТФ. – 2004. – Т.74, №10. – С.64-68.

114. Afanas’ev, V.V. Photoionization of silicon particles in SiO2 / V.V. Afanas’ev, A. Stesmans // Phys. Rev. B. – 1999. – Vol.59, №3. – P.2025-2034.

115. Visible photoluminescence in Si+-mplanted silica glass / T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S.

Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, N. Itoh // J. Appl. Phys. – 1994. – Vol.75, №12. – P.7779-7783.

116. Characterization of Si nanocrystals grown by annealing SiO2 films with uniform concentra tions of implanted Si / S. Guha, S.B. Qadri, R.G. Musket, M.A. Wall, T. Shimizu-Iwayama // J.

Appl. Phys. – 2000. – Vol.88, №7. – P.3954-3961.

117. Optical properties of silicon nanoclusters fabricated by ion implantation / T. Shimizu Iwayama, N. Kurumado, D.E. Hole, P.D. Townsend // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.83, №11. – P.6018-6022.

118. Photoluminescent spectrum and dynamics of Si+-ion-implanted and thermally annealed SiO glasses / Y. Kanemitsu, N. Shimizu, T. Komoda, P.L.F. Hemment, B.J. Sealy // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol.54, №20. – P.14329-14332.

119. Фотолюминесценция слоев SiO2, имплантированных ионами Si+ и отожженных в им пульсном режиме / Г.А. Качурин, И.Е. Тысченко, В. Скорупа, Р.А. Янков, К.С. Журавлев, Н.А. Паздников, В.А. Володин, А.К. Гутаковский, А.Ф. Лейер // ФТП. – 1997. – Т.31, №6. – С.730-734.

120. Effects of hydrogen in the annealing environment on photoluminescence from Si nanoparticles in SiO2 / S.P. Withrow, C.W. White, A. Meldrum, J.D. Budai, D.M. Hembree, Jr., J.C. Barbour // J.

Appl. Phys. – 1999. – Vol.86, №1. – P.396-401.

121. Cheylan, S. Effect of particle size on the photoluminescence from hydrogen passivated Si nanocrystals in SiO2 / S. Cheylan, R.G. Elliman // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol.78, №13. – P.1912-1914.

122. Visible light emission from Si nanocrystals grown by ion implantation and subsequent anneal ing / S. Guha, M.D. Pace, D.N. Dunn, I.L. Singer // Appl. Phys. Lett. – 1997. – Vol.70, №10. – P.1207-1209.

123. Sidebands in nontunable photoluminescence of Si+-implanted SiO2 / H.E. Porteanu, E. Lif shitz, Th. Dittrich, V. Petrova-Koch // Phys. Rev. B. – 1999. – Vol.60, №23. – P.15538-15541.

124. Optical and electron paramagnetic resonance study of light-emitting Si+ ion implanted silicon dioxide layers / M.Ya. Valakh, V.A. Yukhimchuk, V.Ya. Bratus’, A.A. Konchits, P.L.F. Hemment, T. Komoda // J. Appl. Phys. – 1999. – Vol.85, №1. – P.168-173.

125. Self-trapped exciton recombination in silicon nanocrystals / A.Yu. Kobitski, K.S. Zhuravlev, H.P. Wagner, D.R.T. Zahn // Phys. Rev. B. – 2001. – Vol.63. – P.115423.

126. Red electroluminescence in Si+-implanted sol-gel-derived SiO2 films / K. Luterova, I. Pelant, J. Valenta, J.-L. Rehspringer, D. Muller, J.J. Grob, J. Dian, B. Honerlage // Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol.77, №19. – P.2952-2954.

127. Size dependence of lifetime and absorption cross section of Si nanocrystals embedded in SiO2 / C. Garcia, B. Garrido, P. Pellegrino, R. Ferre, J.A. Moreno, J.R. Morante, L. Pavesi, M. Cazzanelli // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol.82, №10. – P.1595-1597.

128. Wang, Y.Q. The effect of implantation dose on the microstructure of silicon nanocrystals in SiO2 / Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross // Nanotechnology. – 2004. – Vol.15. – P.1554-1560.

129. Ground and first excited states observed in silicon nanocrystals by photocurrent technique / J.

De la Torre, A. Souifi, A. Poncet, G. Bremond, G. Guillot, B. Garrido, J.R. Morante // Sol.-St.

Electr. – 2005. – Vol.49, №7. – P.1112-1117.

130. Трушин, С.А. Закономерности формирования и свойства ионно-синтезированных сис тем на основе нанокристаллических включений кремния в двуокиси кремния и аморфном кремнии: дис. канд. физ.-мат. наук: 05.27.01: защищена 09.09.2002: утв. 17.01.2003 / Трушин Сергей Александрович. – Н. Новгород. 2002. – 150 с.

131. Лифшиц, И.М. О кинетике распада пересыщенных твердых растворов / И.М. Лифшиц, В.В. Слезов // ЖЭТФ. – 1958. – Т.35, вып.2, №8. – P.479-492.

132. Strobel, M. Three-dimensional domain growth on the size scale of the capillary length: Effec tive growth exponent and comparative atomistic and mean-field simulations / M. Strobel, K.-H.

Heinig, W. Moller // Phys. Rev. B. – 2001. – Vol.64. – P.245422.

133. Моделирование формирования нанопреципитатов в SiO2, содержащем избыточный кремний / А.Ф. Лейер, Л.Н. Сафронов, Г.А. Качурин // ФТП. – 1999. – Т.33, №4. – С.389-394.

134. Muller, T. Size and location control of Si nanocrystals at ion beam synthesis in thin SiO2 films / T. Muller, K.-H. Heinig, W. Moller // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol.81, №16. – P.3049-3051.

135. Kinetic study of group IV nanoparticles ion beam synthesized in SiO2 / C. Bonafos, B. Colom beau, A. Altibelli, M. Carrada, G. Ben Assayag, B. Garrido, M. Lopez, A. Perez-Rodriguez, J.R.

Morante, A. Claverie // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. – 2001. – Vol.178. – P.17-24.

136. Бурдов, В.А. Зависимость ширины оптической щели кремниевых квантовых точек от их размера / В.А. Бурдов // ФТП. – 2002. – Т.36, №10. – С.1233-1236.

137. Takagahara, T. Theory of quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect gap materials / T. Takagahara, K. Takeda // Phys. Rev. B. – 1992. – Vol.46, №23. – P.15578 15581.

138. Allan, G. Nature of luminescent surface states of semiconductor nanocrystallites / G. Allan, C.

Delerue, M. Lannoo // Phys. Rev. Lett. – 1996. – Vol.76, №16. – P.2961-2964.

139. Ogut, S. Quantum confinement and optical gaps in Si nanocrystals / S. Ogut, J.R.

Chelikowsky, S.G. Louie // Phys. Rev. Lett. – 1997. – Vol.79, №9. – P.1770-1773.

140. Ranjan, V. The band gap in silicon nanocrystallites / V. Ranjan, M. Kapoor, V.A. Singh // J.

Phys.: Condens. Matter. – 2002. – Vol.14. – P.6647-6655.

141. Delerue, C. Excitonic and quasiparticle gaps in Si nanocrystals / C. Delerue, M. Lannoo, G.

Allan // Phys. Rev. Lett. – 2000. – Vol.84, №11. – P.2457-2460.

142. Hybertsen, M.S. Absorption and emission of light in nanoscale silicon structures. M.S. Hybert sen // Phys. Rev. Lett. – 1994. – Vol.72, №10. – P.1514-1517.

143. Breakdown of the k-Conservation Rule in Si Nanocrystals / D. Kovalev, H. Heckler, M. Ben Chorin, G. Polisski, M. Schwartzkopff, F. Koch // Phys. Rev. Lett. – 1998. – Vol.81, №13. – P.2803-2806.

144. Спектры фотолюминесценции нанокристаллов кремния / Э.Б. Каганович, Э.Г. Маной лов, И.Р. Базылюк, С.В. Свечников // ФТП. – 2003. – Т.37, №3. – С.353-357.

145. The effects of CeF3 doping on the photoluminescence of Si nanocrystals embedded in a SiO matrix / Ying-cui Fang, Zhi-qiang Xie, Le-jun Qi, Wei-qing Li, Zhuang-jian Zhang, Ming Lu // Nanotechnology. – 2005. – Vol.16. – P.769-774.

146. Chemical composition and local structure of plasma enhanced chemical vapor-deposited Si nanodots and their embedding silica matrix / G. Dalba, N. Daldosso, P. Fornasini, R. Grisenti, L.

Pavesi, F. Rocca, G. Franzo, F. Priolo, F. Iacona // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol.82, №6. – P.889 891.

147. Mulloni, V. XPS and SIMS investigation on the role of nitrogen in Si nanocrystals formation / V. Mulloni, P. Bellutti, L. Vanzetti // Surf. Sci. – 2005. – Vol.585, №3. – P.137-143.

148. Visible light emission from thin films containing Si, O, N, and H / B.H. Augustine, E.A. Irene, Y.J. He, K.J. Price, L.E. McNeil, K.N. Christensen, D.M. Maher // J. Appl. Phys. – 1995. – Vol.78, №6. – P.4020-4030.

149. Роль азота в формировании люминесцирующих кремниевых нанопреципитатов при от жиге слоев SiO2, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, К.С.

Журавлев, M.-O. Ruault // ФТП. – 2001. – Т.35, №10. – С.1235-1239.

150. Implantation of P ions in SiO2 layers with embedded Si nanocrystals / G.A. Kachurin, S.G.

Cherkova, V.A. Volodin, V.G. Kesler, A.K. Gutakovsky, A.G. Cherkov, A.V. Bublikov, D.I. Tetel baum // Nucl. Instr. Meth. B. – 2004. – Vol.222. – P.497-504.

151. Влияние имплантации ионов бора и последующих отжигов на свойства нанокристал лов Si / Г.А. Качурин, С.Г. Черкова, В.А. Володин, Д.М. Марин, Д.И. Тетельбаум, H. Becker // ФТП. – 2006. – Т.40, №1. – С.75-81.

152. Fujii, M. Photoluminescence from B-doped Si nanocrystals / M. Fujii, S. Hayashi, K. Yama moto // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.83, №12. – P.7953-7957.

153. Improvement in photoluminescence efficiency of SiO2 films containing Si nanocrystals by P doping: An electron spin resonance study / M. Fujii, A. Mimura, S. Hayashi, K. Yamamoto, C.

Urakawa, H. Ohta // J. Appl. Phys. – 2000. – Vol.87, №4. – P.1855-1857.

154. Photoluminescence and free-electron absorption in heavily phosphorus-doped Si nanocrystals / A. Mimura, M. Fujii, S. Hayashi, D. Kovalev, F. Koch // Phys. Rev. B. – 2000. – Vol.62, №19. – P.12625-12627.

155. Below bulk-band-gap photoluminescence at room temperature from heavily P- and B-doped Si nanocrystals / M. Fujii, K. Toshikiyo, Y. Takase, Y. Yamaguchi, S. Hayashi // J. Appl. Phys. – 2003. – Vol.94, №3. – P.1990-1995.

156. Влияние имплантации ионов P на фотолюминесценцию нанокристаллов Si в слоях SiO2 / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, Д.И. Тетельбаум, А.Н. Михайлов // ФТП. – 2003. – Т.37, №6. – С.738-742.

157. Reordering of amorphous layers of Si implanted with 31P, 75As, and 11B ions / L. Csepregi, E.F. Kennedy, T.J. Gallagher, J.W. Mayer, T.W. Sigmon // J. Appl. Phys. – 1977. – Vol.48, №10. – P.4234-4240.

158. Тетельбаум, Д.И. К эффекту больших доз при ионной имплантации кремния / Д.И. Те тельбаум, А.И. Герасимов // ФТП. – 2004. – Т.38, №11. – С.1301-1303.

159. Численное моделирование собственных дефектов в SiO2 и Si3N4 / В.А. Гриценко, Ю.Н.

Новиков, А.В. Шапошников, Ю.Н. Мороков // ФТП. – 2001. – Т.35, №9. – С.1041-1049.

160. Correlation of the 5.0- and 7.6-eV absorption bands in SiO2 with oxygen vacancy / R. Toh mon, H. Mizuno, Y. Ohki, K. Sasagane, K. Nagasawa, Y. Hama // Phys. Rev. B. – 1989. – Vol.39, №2. – P.1337-1345.

161. Skuja, L. Isoelectronic series of twofold coordinated Si, Ge, and Sn atoms in glassy SiO2: a luminescence study / Linards Skuja // J. Non-Cryst. Sol. – 1992. – Vol.149, №1-2. – P.77-95.

162. Sulimov, V.B. Cluster modeling of the neutral oxygen vacancy in pure silicon dioxide / V.B.

Sulimov, V.O. Sokolov // J. Non-Cryst. Sol. – 1995. – Vol.191, №3. – P.260-280.

163. Photoluminescence from defect centers in high-purity silica glasses observed under 7.9-eV ex citation / H. Nishikawa, T. Shiroyama, R. Nakamura, Y. Ohki, K. Nagasawa, Y. Hama // Phys. Rev.

B. – 1992. – Vol.45, №2. – P.586-591.

164. Meinardi, F. Native and radiation-induced photoluminescent defects in SiO2: Role of impuri ties / F. Meinardi, A. Paleari // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol.58, №7. – P.3511-3514.

165. Gallagher, M. Spectroscopy of defects in germanium-doped silica glass / M. Gallagher, U. Os terberg // J. Appl. Phys. – 1993. – Vol.74, №4. – P.2771-2778.

166. Formation and decay of nonbridging oxygen hole centers in SiO2 glasses induced by F2 laser irradiation: In situ observation using a pump and probe technique / K. Kajihara, L. Skuja, M. Hi rano, H. Hosono // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol.79, №12. – P.1757-1759.

167. Photoluminescence study of defects in Si ion implanted thermal SiO2 films / J.-Y. Zhang, X. M. Bao, N.-S. Li, H.-Z. Song // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.83, №7. – P.3609-3613.

168. Коротковолновая фотолюминесценция слоев SiO2, имплантированных большими доза ми ионов Si+, Ge+ и Ar+ / Г.А. Качурин, Л. Реболе, В. Скорупа, Р.А. Янков, И.Е. Тысченко, Х.

Фрёб, Т. Бёме, К. Лео // ФТП. – 1998. – Т.32, №4. – С.439-444.

169. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации, сродства к электрону / В.И. Веденеев [и др.] – М.: АН СССР, 1962.

170. Skorupa, W. Group-IV nanocluster formation by ion-beam synthesis / W. Skorupa, L. Re bohle, T. Gebel // Appl. Phys. A. – 2003. – Vol.76. – P.1049-1059.

171. Awazu, K. Formation mechanism of hydrogen-associated defect with an 11.9 mT doublet in electron spin resonance and red luminescence in 9SiO2:GeO2 fibers / Koichi Awazu, Ken-ichi Muta, Hiroshi Kawazoe // J. Appl. Phys. – 1993. – Vol.74, №4. – P.2237-2240.

172. Simmons, K.D. Red photoluminescence and optical absorption in hydrogen-treated GeO2-SiO sol-gel-derived planar waveguides / K.D. Simmons, B.G. Potter, Jr., G.I. Stegeman // Appl. Phys.

Lett. – 1994. – Vol.64, №19. – P.2537-2539.

173. Bakos, T. Optically active defects in SiO2: The nonbridging oxygen center and the interstitial OH molecule / T. Bakos, S.N. Rashkeev, S.T. Pantelides // Phys. Rev. B. – 2004. – Vol.70. – P.075203.

174. The role of quantum-confined excitons vs defects in the visible luminescence of SiO2 films containing Ge nanocrystals / K.S. Min, K.V. Shcheglov, C.M. Yang, H.A. Atwater, M.L.

Brongersma, A. Polman // Appl. Phys. Lett. – 1996. – Vol.68, №18. – P.2511-2513.

175. Defect-related infrared photoluminescence in Ge+-implanted SiO2 films / X.L. Wu, T. Gao, G.G. Siu, S. Tong, X.M. Bao // Appl. Phys. Lett. – 1999. – Vol.74, №17. – P.2420-2422.

176. The origin of visible photoluminescence from silicon oxide thin films prepared by dual-plasma chemical vapor deposition / M. Zhu, Y. Han, R.B. Wehrspohn, C. Godet, A. Etemadi, D. Ballutaud // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol.83, №10. – P.5386-5393.

177. Characteristics of 5-eV absorption band in sputter deposited GeO2-SiO2 thin glass films / J.

Nishii, H. Yamanaka, H. Hosono, H. Kawazoe // Appl. Phys. Lett. – 1994. – Vol.64, №3. – P.282 284.

178. Photochemical reactions in GeO2-SiO2 glasses induced by ultraviolet irradiation: Comparison between Hg lamp and excimer laser / J. Nishii, K. Fukumi, H. Yamanaka, K. Kawamura, H.

Hosono, H. Kawazoe // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol.52, №3. – P.1661-1665.

179. Hosono, H. Preferred concentration enhancement of photobleachable defects responsible for eV optical absorption band in SiO2:GeO2 glass preform by heating in a H2 atmosphere / H. Hosono, H. Kawazoe, K. Muta // Appl. Phys. Lett. – 1993. – Vol.63, №4. – P.479-481.

180. High temperature proton implantation induced photosensitivity of Ge-doped SiO2 planar waveguides / P.J. Hughes, A.P. Knights, B.L. Weiss, S. Kuna, P.G. Coleman, S. Ojha // Appl. Phys.

Lett. – 1999. – Vol.74, №22. – P.3311-3313.

181. Nanometer-scale heterogeneity in SiO2–GeO2 glass preforms and fibers prepared by vapor phase axial deposition method / H. Hosono, K. Kawamura, H. Kawazoe, J. Nishii // J. Appl. Phys. – 1996. – Vol.80, №5. – P.3115-3117.

182. Paine, D.C. Nanocrystalline germanium synthesis from hydrothermally oxidized Si1-xGex al loys / D.C. Paine, C. Caragianis, Y. Shigesato // Appl. Phys. Lett. – 1992. – Vol.60, №23. – P.2886 2888.

183. Visible photoluminescence from nanocrystalline Ge formed by H2 reduction of Si0.6Ge0.4O2 / D.C. Paine, C. Caragianis, T.Y. Kim, Y. Shigesato, T. Ishahara // Appl. Phys. Lett. – 1993. – Vol.62, №22. – P.2842-2844.

184. Nogami, M. Sol-gel method for synthesizing visible photoluminescent nanosized Ge-crystal doped silica glasses / M. Nogami, Y. Abe // Appl. Phys. Lett. – 1994. – Vol.65, №20. – P.2545 2547.

185. Nanometer-sized Ge particles in GeO2–SiO2 glasses produced by proton implantation: Com bined effects of electronic excitation and chemical reaction / H. Hosono, K. Kawamura, Y.

Kameshima, H. Kawazoe, N. Matsunami, K. Muta // J. Appl. Phys. – 1997. – Vol.82, №9. – P.4232-4234.

186. Fujii, M. Raman scattering from quantum dots of Ge embedded in SiO2 thin films / M. Fujii, S.

Hayashi, K. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. – 1990. – Vol.57, №25. – P.2692-2694.

187. On the origin of visible photoluminescence in nanometer-size Ge crystallites / Y. Kanemitsu, H. Uto, Y. Masumoto, Y. Maeda // Appl. Phys. Lett. – 1992. – Vol.61, №18. – P.2187-2189.

188. Maeda, Y. Visible photoluminescence from nanocrystallite Ge embedded in a glassy SiO2 ma trix: Evidence in support of the quantum-confinement mechanism / Y. Maeda // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol.51, №3. – P.1658-1670.

189. Okamoto, S. Photoluminescence properties of surface-oxidized Ge nanocrystals: Surface local ization of excitons / S. Okamoto, Y. Kanemitsu // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol.54, №23. – P.16421 16424.

190. Yue, L. Studies on room temperature characteristics and mechanism of visible luminescence of Ge-SiO2 thin films / Lanping Yue, Yizhen He // J. Appl. Phys. – 1997. – Vol.81, №6. – P.2910 2912.

191. Size-dependent near-infrared photoluminescence from Ge nanocrystals embedded in SiO2 ma trices / S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol.58, №12. – P.7921-7925.

192. Dutta, A.K. Visible photoluminescence from Ge nanocrystal embedded into a SiO2 matrix fab ricated by atmospheric pressure che mical vapor deposition / A.K. Dutta // Appl. Phys. Lett. – 1996.

– Vol.68, №9. – P.1189-1191.

193. Zacharias, M. Blue luminescence in films containing Ge and GeO2 nanocrystals: The role of defects / M. Zacharias, P.M. Fauchet // Appl. Phys. Lett. – 1997. – Vol.71, №3. – P.380-382.

194. A comparative study of Ge nanocrystals in SixGeyOz alloys and SiOx/GeOy multilayers / M.

Zacharias, R. Weigand, B. Dietrich, F. Stolze, J. Blasing, P. Veit, T. Drusedau, J. Christen // J.

Appl. Phys. – 1997. – Vol.81, №5. – P.2384-2390.

195. Growth of Ge, Si, and SiGe nanocrystals in SiO2 matrices / J.G. Zhu, C.W. White, J.D. Budai, S.P. Withrow, Y. Chen // J. Appl. Phys. – 1995. – Vol.78, №7. – P.4386-4389.

196. Blue and red photoluminescence from Ge+ implanted SiO2 films and its multiple mechanism / J.-Y. Zhang, X.-M. Bao, Y.-H. Ye, X.-L. Tan // Appl. Phys. Lett. – 1998. – Vol.73, №13. – P.1790 1792.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.