Ultra optics 1 ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИССЛЕДОВАНИИ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ A 3 В 5 НАНОКРИСТАЛЛОВ В ИОННОИМПЛАНТИРОВАННОМ КРЕМНИИ. - презентация

1 ultra optics 1 ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИССЛЕДОВАНИИ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ A 3 В 5 НАНОКРИСТАЛЛОВ В ИОННОИМПЛАНТИРОВАННОМ КРЕМНИИ Гребень Михаил Владимирович Научные руководители: д-р ф.-м. н., профессор Комаров Ф.Ф. преподаватель Позняков А.М. Минск, 2011 г. Белорусский Государственный Университет

2 ultra optics 2 Актуальность Несущая частота ω~10 14 Гц Скорость передачи по одному волокну ν~xTб/c ВОЛС «Окна прозрачности» кварцевого оптоволокна λ= 0,85 мкм λ= 1,3 мкм λ= 1,55 мкм λ= 1,6 мкм

3 ultra optics 3 Цель рапоты 1. Исследовать оптические и структурные свойства самоорганизующихся квантовых точек InAs на Si подложке, полученных метод ионной имплантации с последующим высокотемпературным отжигом с использованием различных программных комплексов, таких как HEAD, SRIM, ImageJ и др.

4 ultra optics 4 Методы исследования TEM/XTEM, Hitachi H-800, 200 кэВ RBS/C, HVE 2500, 1.3–1.5 МэВ, He + PL, гелиевый криостат,T=4.2 K, возбуждение аргоновым лазером с длиной волны λ = нм, регистрация в области от 0.7 до 2 эВ

5 ultra optics 5 Анализируемые образцы Si, имплантированные ионами (As + +In + ) ориент.E imp, кэВ D*10 16, см -2 T imp, °C. БТО, °C TОTО AsInAsIn – – – – °C 20 мин – – As + +In +

6 ultra optics 6 Как влияет БТО и TО на профиль концентрации примеси по глубине кристалла As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2

7 ultra optics 7 As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 T imp =25 °С T imp =500 °С Как влияет БТО и TО на глубинное распределение примеси

8 ultra optics 8 Потери примеси и ее % в узлах решетки Ориент. Si T imp, °CTОTОПотери, % В узлах решетки, % AsIn 25Без ТО 500Без ТО 25БТО 950 °С 3 мин БТО 1050 °С 3 мин БТО 950 °С 3 мин БТО 1050 °С 3 мин БТО 1050 °С 3 мин, 600 °C 20 мин БТО 950 °С 3 мин БТО 1050 °С 3 мин InAs

9 ultra optics 9 Как влияют режимы отжига БТО на глубинные профили концентраций примесей T imp =500 °С, As: E imp =245 кэВ, D=4.1*10 16 см -2 In: E imp =350 кэВ, D=3.7*10 16 см -2 T imp =25 °С, As: E imp =245 кэВ, D=4.1*10 16 см -2 In: E imp =350 кэВ, D=3.7*10 16 см -2 T imp =500 °С, As: E imp =245 кэВ, D=4.1*10 16 см -2 In: E imp =350 кэВ, D=3.7*10 16 см -2

10 ultra optics 10 Как влияют режимы отжига БТО T отж a) T imp =500 °С, As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 a) T imp =25 °С, As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 a) T imp =500 °С, As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см °С 1050 °С Процент примеси в узлах

11 ultra optics 11 ПЭМ изображения структуры слоев T imp =500 °С, As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 БТО 950 °С 3 минБТО 1050 °С 3 мин

12 ultra optics 12 T imp =25 °С; T imp =500 °С, As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 БТО 950 °С 3 минБТО 1050 °С 3 мин ПЭМ изображения структуры слоев

13 ultra optics 13 Увеличение температуры БТО T отж c 950 °С до 1050 °С приводит к польшей концентрации оставшейся примеси, уменьшению ее количества в узлах решетки Si, а также к уменьшению общего числа кластеров независимо от кристаллографической ориентации решетки Si и температуры имплантации T imp. Причиной увеличения интегрального количества примеси с повышением T отж можно считать по´большую концентрацию дислокационных образований при 950 °С в сравнении с 1050 °С (см. ниже), что приводит к полее сильному диффузионному перераспределению примеси и ее частичному уходу через поверхность и в глубь кристалла. 950 °С 1050 °С Обсуждение экспериментальных результатов

14 ultra optics 14 As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2 Фотолюминесценция Si (InAs) при T=4,2 K

15 ultra optics 15 Фотолюминесценция Si (InAs) при T=4,2 K As: E imp =170 кэВ, D=3.2*10 16 см -2 In: E imp =250 кэВ, D=2.8*10 16 см -2

16 ultra optics 16 Обнаружено формирование монокристаллов InAs в матрице кремния Размер и плотность монокристаллов зависит от температуры имплантации и режимов термообрапоток, в результате которых наблюдается сильное перераспределение примеси по глубине образцов Увеличение температуры БТО T отж c 950 °С до 1050 °С приводит к польшей концентрации оставшейся примеси, уменьшению ее количества в узлах решетки Si, а также уменьшению общего числа кластеров независимо от кристаллографической ориентации решетки Si и температуры имплантации T imp Наблюдается широкая полоса фотолюминесценции образцов в области λ=1,3 мкм, интенсивность которой зависит от температуры имплантации T imp, режимов отжига и кристалл. ориентации решетки Si Наиполее эффективными с точки зрения люминесценции оказались режимы: для Si : T imp =500 °С, БТО 1050 °С 3 мин для Si : T imp =500 °С, БТО 950 °С 3 мин Заключение

17 ultra optics 17 ОПУБЛИКОВАНЫ: 1. Ф.Ф. Комаров, Б.C. Дунец, М.В. Гребень, Л.А. Власукова, А.В. Мудрый «Формирование квантовых точек InAs и GaSb в кремнии для систем оптоэлектроники» // Спорник Международной научно-практической конференции НИИПФП – 2011, Минск, 28 февр г. – Минск: БГУ, 2011, с. 132 – Ф.Ф. Комаров, Л.А. Власукова, О.В. Мильчанин, М.В. Гребень, А.В. Мудрый, Ю. Жук «Синтез нанокластеров InAs в кремнии методом высокодозной ионной имплантации с последующей термообрапоткой» // Материалы и структуры современной электроники: сб. науч. тр. IV Междунар. науч. конф., Минск, 23–24 сент г. – Минск : БГУ, Ф.Ф. Комаров, Л.А. Власукова, О.В. Мильчанин, М.В. Гребень «Влияние режимов термообрапотки ионно-имплантированных слоев кремния на выход фотолюминесценции квантовых точек InAs» // Квантовая электроника: материалы VIII Междунар. науч.-технич. конф., Минск, 22–25 нояб г. – Минск: БГУ, 2010, с НАПРАВЛЕНЫ В ПЕЧАТЬ: 4. Ф.Ф. Комаров, Л.А. Власукова, О.В. Мильчанин, М.В. Гребень, О.В. Бабаченок, А.В. Мудрый «Ионный синтез монокристаллов узкозонных полупроводников A 3 B 5 в кремниевой матрице для систем оптоэлектроники» // Труды VI Международного симпозиума ФНС Ф.Ф. Комаров, М.В. Гребень, О.В. Бабаченок «Влияние режимов БТО на структурные и оптические свойства монокристаллов InAs в ионноимплантированном кремнии» // Труды Республиканской научной конференции студентов и аспирантов НИРС – 2011, 25 секция По результатам проделанной рапоты подготовлены следующие материалы:

18 ultra optics 18