Катодолюминесценция широкозонных материалов и наногетероструктур на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

0050*-»

ЗАМОРЯНСКАЯ Мария Владимировна

КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ШИРОКОЗОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 7 МАЙ 2012

Санкт-Петербург 2012

005043123

Работа выполнена в ФТИ им. А.Ф. Иоффе

Официальные д.ф.-м.н., профессор Барабан Александр Петрович

оппоненты: (Санкт-Петербургский Государственный Университет)

д.ф.-м.н., главный научный сотрудник, Яссиевич Ирина Николаевна (ФТИ им. А.Ф.Иоффе)

д.ф.-м.н., профессор, зав.лаб., Якимов Евгений Борисович (ИПТМ РАН, Черноголовка)

Ведущая Санкт-Петербургский Государственный Политехнический

организация: Университет

Защита состоится «24» _мая_2012 г. в 11-30 часов на

заседании совета Д 212.232.33 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Ульяновская ул., д.1, конференц-зал НИИФ СПбГУ

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан

2012

Ученый секретарь диссертационного совета |

д.ф.-м.н., профессор дА.ВЛезов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Метод локальной катодолюминесценции (возбуждение люминесценции электронным пучком) имеет ряд особенностей по сравнению с традиционными оптическими методами исследования. Этот метод характеризуется высокой чувствительностью к изменениям электронной структуры материала (примесным и структурным дефектам), дает возможность исследовать изменение люминесцентных свойств структур и материалов по глубине от 10-20 нм до нескольких микрон, менять уровень накачки возбуждения на несколько порядков. Еще одним достоинством метода является высокая энергия возбуждения люминесценции, во много раз превышающая ширину запрещенной зоны любых широкозонных материалов. Это позволяет исследовать оптические переходы, для возбуждения которых необходима энергия более 6 эВ (область вакуумного ультрафиолета). Кроме того, метод позволяет исследовать процессы передачи энергии возбуждения между высокоэнергетическими состояниями, не возбуждаемыми при фотолюминесценции, исследовать электронную структуру дефектов, являющихся каналами для безызлучательной рекомбинации, энергию активации ловушек (имеющих высокое сечение захвата электронов). Однако для эффективного использования метода катодолюминесценции необходимо понимание процессов, происходящих при торможении электронов в твердом теле, образовании возбужденных состояний и электронно-дырочных пар, механизмов дезактивации ловушечных состояний. Для полупроводниковых материалов и структур на их основе метод катодолюминесценции широко используется, поэтому основы метода хорошо разработаны. Для исследования диэлектрических материалов метод катодолюминесценции используется существенно реже. Это связано с техническими трудностями: необходимостью напыления на поверхность образцов проводящей пленки для стока заряда, локальный нагрев образцов. Кроме того, облучение диэлектриков электронным пучком может привести к захвату возбуждения ловушками, что существенно меняет временные характеристики люминесценции. Эти явления ранее не были изучены. Тем не менее, исследование катодолюминесцентных свойств диэлектрических материалов дает важную информацию об электронной структуре излучательных центров. Возможности метода наиболее ярко проявляются при исследовании диэлектрических материалов, используемых в качестве лазерных кристаллов, люминофоров и сцинтилляторов. К таким материалам относятся оксидные и фторидные кристаллы, активированные редкоземельными ионами. При исследовании

этих материалов использование метода катодолюминесценции позволяет идентифицировать и визуализировать распределение активаторов и примесей по образцу с высоким пределом обнаружения, определять валентное состояние ионов, являющихся центрами люминесценции, идентифицировать включения. Эти исследования имеют большое прикладное значение при отработке технологии получения кристаллов с заданными оптическими свойствами.

Особый интерес представляет применение метода катодолюминесценции для исследования многослойных структур с диэлектрическими слоями. Использование метода дает возможность исследовать распределение дефектов по глубине слоев и вблизи границы раздела фаз. Исследование систем на основе БЮг^ методом катодолюминесценции представляет особый интерес. Кремний является основой многих приборов микроэлектроники. В планарных приборных структурах оксид кремния может являться одной из основных частей конструкции, либо выполнять роль защитной пленки. Во всех случаях особенности оксида кремния влияют на качество структуры и срок ее службы. Однако, многие вопросы, касающиеся процессов формирования тонких пленок оксида кремния и качества границы раздела кремний -оксид кремния, оставались не выясненными до настоящего времени. В связи с вышесказанным применение метода локальной катодолюминесценции при исследовании термических пленок оксида кремния на кремнии и ультратонких пленок оксида кремния открывает новые возможности в понимании процесса выращивания пленок оксида кремния и формирования границы раздела кремний - оксид кремния. Таким образом исследование систем на основе ЗЮг/Э! имеет фундаментальное и практическое значение.

Все эти аспекты определяют актуальность представленной работы.

Цель работы.

Цель работы - разработка метода катодолюминесценции для исследования широкозонных материалов и наноструктур на их основе, в том числе оксидных и фторидных материалов, активированных редкоземельными ионами и систем на основе 8Ю2/8ь

Для выполнения поставленной цели были сформулированы конкретные задачи, связанные с разработкой и эффективной реализацией метода исследования - локальной катодолюминесценции для объектов, актуальных с точки зрения физики твердого тела и в прикладном аспекте. Эти задачи состояли в следующем:

1. Создание установки для катодолюмииесцентных исследований

2. Разработка физической модели временных зависимостей интенсивности катодолюминесценции и влияния плотности тока электронного пучка при стационарном облучении образца пучком электронов для широкозонных материалов.

3. Разработка физической модели процессов передачи энергии возбуждения, захвата возбуждения ловушками и другими дефектами при облучении широкозонных материалов и структур на их основе высокоэнергетическим пучком электронов.

4. Проведение исследования катодолюмииесцентных свойств оксидных и фторидных материалов, активированных редкоземельными ионами, и структур на их основе.

5. Проведение исследования природы полос катодолюминесценции в оксиде кремния и структурах на основе 5102/51 с максимумом излучения в диапазоне 2.0-2.4эВ.

6. Изучение распределения собственных точечных дефектов по глубине термической пленки оксида кремния от поверхности к границе раздела по катодолюминесцентным свойствам и исследование особенностей границы раздела кремний-оксид кремния в зависимости от типа и степени легирования кремниевой подложки.

7. Проведение исследований катодолюминесценции ультратонких пленок оксида кремния (естественного и химического окисла) образованных на поверхности кремния различного типа и степени легирования, в зависимости от способа подготовки подложки кремния перед началом окисления.

Новизна научных результатов.

Все результаты и выводы работы являются оригинальными. В работе впервые:

- Создана установка для катодолюмииесцентных исследований, состоящая из столика для охлаждения образцов до температуры жидкого азота и трех оптических спектрометров, работающих в диапазоне от 1 до 7эВ. Установка предназначена для получения катодолюмииесцентных изображений, регистрации спектров катодолюминесценции и исследования временных характеристик полос излучения.

- Предложена физическая модель, объясняющая временные зависимости интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образца электронами. На основе этой модели разработана методика, позволяющая определять содержание ловушек, эффективность захвата возбуждения и энергию активации ловушек в широкозонных диэлектрических материалах.

- Предложена модель, позволяющая определять содержание точечных дефектов в широкозонных материалах по зависимости интенсивности катодолюминесценции от плотности тока электронного пучка.

- Установлено, что полоса катодолюминесценции, проявляющаяся в диапазоне 2,02,4 эВ в оксиде кремния, связана с одним из основных собственных дефектов окисла -дефицит кислорода, при этом спектральное положение и полуширина этой полосы зависят от содержания вакансий кислорода в ближайшем окружении.

- Впервые изучено распределение точечных дефектов в термическом оксиде кремния по глубине методом катодолюминесценции. Показана зависимость качества границы раздела фаз вЮг/Б! от типа проводимости подложки кремния и содержания легирующей примеси.

- Впервые изучена катодолюминесценция ультратонких пленок оксида кремния, показано изменение электронной структуры собственных дефектов на границе раздела ЭЮг/Э! в процессе окисления: аморфизация кремния вблизи формирующейся межфазной границы раздела и образование вакансий кислорода в первых слоях окисла.

- Впервые получен спектр излучения иона Аш3+ в широкозонных кристаллах и проведена его интерпретация.

В результате работы было развито новое научное направление - применение метода катодолюминесценции для исследования широкозонных диэлектрических материалов и структур на их основе.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Медленное увеличение интенсивности катодолюминесценции при облучении образца непрерывным электронным пучком обусловлено дезактивацией ловушек на излучательный уровень центра люминесценции при условии стабильности образца под действием электронного пучка. Скорость увеличения интенсивности катодолюминесценции определяется вероятностью передачи возбуждения с ловушки на излучательный уровень, а относительное изменение интенсивности зависит от количества ловушек.

2. Время нарастания интенсивности катодолюминесценции после начала облучения линейно зависит от плотности тока первичного электронного пучка и эффективности захвата возбуждения излучагельным уровнем.

3. Насыщение интенсивности катодолюминесценции от плотности тока первичного электронного пучка при стационарном облучении образца определяется только

временем жизни излучательного уровня, а величина интенсивности излучения насыщения зависит от количества центров люминесценции.

4. Центр люминесценции с максимумом излучения 2,0-2,4 эВ в спектре катодолюминесценции оксида кремния связан с одним из основных дефектов оксида -кремниевыми цепочками (кислородными вакансиями), причем положение максимума излучения этой полосы определяется количеством атомов кремния в цепочке.

5. Точечные дефекты распределены по глубине пленок термического диоксида кремния неравномерно. Вблизи границы раздела кремний - оксид кремния концентрируются дефекты, связанные с дефицитом кислорода (двухкоординировакный кремний и цепочки кремния). Характер распределения дефектов по глубине пленки и их концентрация вблизи границы раздела зависят от типа проводимости кремния. Пленка на кремнии п типа, характеризуется более высоким содержанием дефектов в первых монослоях окисла вблизи границы раздела, распределение дефектов в основной части пленки равномерно. В пленке, выращенной на кремнии р-типа, вблизи интерфейса формируются цепочки кремния различной длины, вплоть до образования нанокластеров кремния. Содержание этих дефектов тем выше, чем больше содержание бора в подложке кремния. При этом основная часть точечных дефектов в пленке концентрируется в слое толщиной 100-200 нм от границы раздела.

6. При формировании ультратонких слоев оксида кремния на кремнии толщиной не более 20нм (естественный окисел, химический окисел) на поверхности кремния образуется слой, характеризующийся полосой катодолюминесценции с максимумом излучения 1,25-1,4 эВ. Первые монослои окисла кремния характеризуются большим дефицитом кислорода. Это приводит к доминированию в спектрах катодолюминесценции полосы излучения, связанной с собственным дефектом -двухкоординированным кремнием. Кремниевые цепочки и вакансии кислорода проявляются после образовании нескольких монослоев окисла. Чем выше шероховатость поверхности, тем быстрее нарастает окисел, и тем больше его толщина.

Научная и практическая значимость.

Основная научная ценность работы заключается в фундаментальном характере исследованных явлений и установленных закономерностей.

• Полученные в работе результаты углубляют представления об электронной структуре дефектов в широкозонных материалах, о процессах передачи энергии возбуждения между центрами катодолюминесценции и дезактивирующими их

дефектами, об электронных ловушках, способствующих заселению излучательных уровней. Исследование природы полос катодолюминесценции, связанных с собственными дефектами в оксиде кремния, расширяет понимание процессов формирования границы раздела оксид кремния - кремний в зависимости от электронного типа кремния и содержания в нем легирующей примеси. Исследование распределения собственных дефектов по глубине оксидных пленок, выращенных на кремнии, углубляет понимание причины распределения заряда в пленках в зависимости от условий их получения и электронного типа проводимости кремния.

• Предложена модель, описывающая зависимости интенсивности катодолюминесценции от тока электронного пучка и времени облучения образца электронами в стационарном режиме. Эта модель позволяет определять энергию активации ловушек и энергетических уровней, приводящих к безызлучательной дезактивации возбужденного уровня. На основании предложенной модели можно оценивать наличие и глубину залегания этих уровней, а также вероятность перехода на них, что очень важно для характеризации излучательных свойств материалов.

• Разработана уникальная система для катодолюминесцентных исследований. Эта система обладает высоким спектральным разрешением (0,1 им в ультрафиолетовом и видимом диапазоне и 0,2 нм в ближнем инфра-красном диапазоне) и высокой чувствительностью, что позволяет исследовать катодолюминесцентные свойства ультратонких пленок, в том числе естественного окисла на кремнии.

• Разработана методика исследования катодолюминесцентных свойств пленок оксида кремния по глубине, основанная на подготовке косого шлифа с большим углом наклона. Спектры катодолюминесценции регистрируются при энергии электронного пучка 1 кэВ на протяжении всей пленки от интерфейса до поверхности. Разрешение по глубине в этом случае определяется глубиной проникновения электронов (менее Юнм) и углом наклона стравленной пленки. Этот подход позволяет исследовать распределение точечных дефектов по глубине пленки.

• Предложен метод диагностики дефектов в объемных кристаллах оксидов и фторидов, активированных редкоземельными ионами, основанный на диагностике включений по результатам рентгеиоепектрального микроанализа и локальной катодолюминесценции. Также метод позволяет исследовать распределение примесей редкоземельных ионов с пределом обнаружения до 10"6 %вес и определения их валентного состояния по спектрам катодолюминесценции.

Апробация работы.

Результаты работы неоднократно обсуждались на семинарах лаборатории «Диагностики материалов и структур твердотельной электроники» Центра физики наногетероструктур, лаборатории «Диффузии и дефектообразования в полупроводниках» отделения Физики диэлектриков и полупроводников ФТИ им.А.Ф.Иоффе, на заседаниях Ученого совета Отделения физики диэлектриков и полупроводников ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на семинарах кафедр «Физики твердого тела» и «Электроники твердого тела» физического факультета СПбГУ, и на семинарах факультета физики твердого тела Университета г. Росток (Германия).

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских (всесоюзных) и международных конференциях: Международной конференции «Физика диэлектриков» "Диэлектрики-97", Санкт-Петербург, июнь, 1997, "Диэлектрики-2000" Санкт-Петербург, сентябрь, 2000; International Conference Global-2001, Paris, France, 9-13 September, 2001; International Semiconductor Device Research Symposium, Dec. 5-7, Washington, 2001; XIX Российской конференции по электронной микроскопии, июнь 2002 Черноголовка (Россия); III Intern. Conf. On Microelectronics and Computer Science. German-Moldavian Workshop Nanoscience and Nanotechnology. Chisinau, September 26-28, 2002; 11th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence and 2002 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting, September 23-26, 2002, Ghent, Belgium; Seventh International Symposium on Silicon Nitride and Silicon Dioxide Thin Insulating Films, Paris, April 27-May 2, 2003; 203rd Meeting of The Electrochemical Society, Paris, 27 April-2 May, 2003; Seventh International Symposium on Silicon Nitride and Silicon Dioxide Thin Insulating Films Paris, 27 April-2 May, 2003; 9 International conference on the formation of semiconductor interfaces, ICFSI-9, Madrid, September 15-19, 2003; V, VI, VII, VIII и IX International Workshops on Beam Injection Assessment of Microstructures in Semiconductors, (Wulkow, September 1998 (Germany), Fukuoka, 12-16 November, 2000 (Japan), Lille, 25-29 May, 2003 (France), St.Peterburg, 12-16 June, 2006 (Russia), Toledo, 29 June - 4 Jule, 2008 (Spain), Halle, 9-13 Jule, 2010); 8th Actinide Conference, ACTINIDES 2005, University of Manchester, UK, 4-8 July 2005; Gettering and Defect Engineering in semiconductor Technology (XI (GADEST 2005); Giens, September 25-30, 2005, (France), XII (GADEST 2007), October 14-19, 2007, Erice, Italy); Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования РЭМ 2007 (4-7 июня, 2007, Черноголовка, Россия.).

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает персональный вклад автора в опубликованные работы. Вклад автора в выбор направлений исследований, постановку задач, планирование и проведение эксперимента и полученные в работе результаты был определяющим.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего в себя 112 наименований, и изложена на 373 страницах машинописного текста, в том числе 455 рисунков и 100 таблиц.

Публикации. В список основных публикаций по теме диссертации включено 55 работ, из них 54 статьи в рецензируемых научных журналах и 1 патент Российской Федерации. Список приведен в конце автореферата.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приведены положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна и научно-практическая ценность результатов работы, даны сведения об апробации работы.

Первая глава содержит разделы обзорного характера. В ней изложены вопросы, касающиеся механизма возбуждения катодолюминесценции и преимущества метода при исследовании широкозонных диэлектрических материалов, пленок и многослойных структур. Особое внимание уделено области генерации катодолюминесценции и локальному нагреву образца.

Вторая глава посвящена описанию системы для спектральных катодолюминесцентных исследований, разработанной и созданной автором. Система состоит из трех спектрометров для работы в ближнем УФ, видимом и ближнем ИК-диапазонах и специального столика для охлаждения образцов. Она стыкуется с электронно-зондовым микроанализатором «Камебакс» (Фирма "Сашека", Франция). Спектрометры различаются дифракционными решетками и приемниками излучения, оптимизированными для работы в различных спектральных диапазонах. Высокая чувствительность и одновременно хорошее спектральное разрешение спектрометров (0,1 нм в видимом и УФ диапазоне и 0,2 нм в ИК диапазоне) достигаются за счет оригинальной оптической схемы прибора. В предлагаемой разработке входной щелью спектрометра является светящийся микрообъем образца. При этом размер светящегося микрообъема (область генерации катодолюминесценции) не превышает нормальную ширину щели спектрометров и составляет 1-3 мкм. Объективом спектрометра является

встроенный в микроанализатор оптический объектив Кассегрена. В результате спектрометры содержат только два оптических элемента, работающих на отражение: диспергирующий элемент - дифракционную решетку и объектив - сферическое зеркало.

Имеющаяся система регистрации сигнала и программное обеспечение дают возможность проводить исследования катодолюминесцентных свойств материалов в пяти режимах: регистрация спектров излучения образец при непрерывном облучении электронным пучком, при модуляции электронного пучка, в режиме временного разрешения, измерение временных характеристик излучательных полос (разгорание и затухание излучательных полос после включения и выключения электронного пучка, возбуждающего катодолюминесценцию), исследование временных изменения интенсивности полос излучения при непрерывном облучении образца электронами.

В данной главе также описаны оптическая и механическая схемы спектрометров, расчет их оптической системы, методы настройки, юстировки и градуировки оптических спектрометров. Рабочий диапазон температур установки - от комнатной температуры до температуры жидкого азота

В третьей главе рассмотрены модели, описывающие ряд явлений, наблюдающихся при катодолюминесцентных исследованиях в широкозонных диэлектрических материалах. Предложенный подход применим для точечных дефектов - центров люминесценции с сильно локализованными состояниями. Под понятием точечных дефектов подразумеваются как локальные изменения состава (вакансии, оборванные связи), так и примеси, например, ионы редкоземельных элементов.

В первом разделе главы рассматриваются кинетические характеристики излучательных полос внутрицентровых переходов. В простейшем случае (двухуровневая модель, в случае внутрицентрового перехода) интенсивность излучения с возбужденного уровня пропорциональна заселенности этого уровня и вероятности излучения:

(1)

где гц - заселенность излучающего уровня, Pi - вероятность излучательного перехода (Tu -излучательное время жизни возбужденного состояния). Тогда изменение заселенности уровня от времени будет определяться следующим выражением:

^-=Una-niP=U(N-nx)-nlP=UM~nl(U + P) eil

где L - коэффициент эффективности катодолюминесценции, зависящий от вещества, энергии электронов и конкретного излучательного уровня, I - плотность тока

первичного электронного пучка, П1 - заселенность излучающего уровня, по - количество невозбужденных центров люминесценции. Соответственно, N=111+110 - количество центров люминесценции в возбуждаемом микрообъеме. С учетом начальных условий зависимость интенсивности люминесценции от времени после начала возбуждения будет выглядеть следующим образом:

Шг , <3>

I В-¡г—-(1 - ехр{-(и + г~ ')<})

и + т 1

В результате, время разгорания (и + г~1) интенсивности катодолюминесценции зависит не только от времени жизни возбужденного состояния, но и от плотности тока электронного пучка и коэффициента эффективности катодолюминесценции Ь. Эта зависимость позволяет экспериментально определить значение Ь для данного перехода из наклона зависимости времени разгорания от плотности тока электронного пучка.

Время послесвечения после прекращения возбуждения определяется выражением (4) и зависит только от физических свойств излучательного уровня:

ЦЫт-' . (4)

=—--ехр(-г 1)

и + т

При стационарном возбуждении образца электронным пучком (<=

интенсивность катодолюминесценции будет пропорциональна количеству центров люминесценции и плотности тока электронного пучка:

I !

и + т 1

Увеличение плотности возбуждения (плотности тока электронного пучка) может привести к насыщению интенсивности катодолюминесценции в случае малой вероятности перехода системы из возбужденного в основное состояние, при выполнении условия и»т~В этом случае высокая плотность тока электронов приводит все центры люминесценции в возбужденное состояние. Такие явления характерны для запрещенных переходов, например, М переходов в редкоземельных ионах, а также для многих точечных дефектов, являющихся центрами люминесценции. Таким образом, значение плотности тока электронного пучка, при котором наступает насыщение интенсивности катодолюминесценции зависит от вероятности излучательного перехода, а значение интенсивности насыщения определяется содержанием центров люминесценции и эффективностью катодолюминесценции для данного уровня.

При стационарном облучении образца электронным пучком высокой удельной

мощности, как правило, наблюдаются медленные изменения интенсивности

катодолюминесценции. Времена этих процессов могут составлять секунды, минуты и

часы. В связи с тем, что эти времена на порядки больше, чем времена жизни

излучательных переходов, для описания этих процессов в качестве начальных условий

можно рассматривать заселенность излучательного уровня „ = иу

' /и + Р)

соответствующую стационарному возбуждению.

Спад интенсивности катодолюминесцентного излучения может возникать по ряду причин: локальный нагрев образца; образование углеводородной пленки в области взаимодействия электронного пучка с образцом; образование дефектов в результате локального нагрева, приводящих к тушению катодолюминесценции; захват ловушками возбуждения с излучательных уровней.

Причиной медленного увеличения интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образца электронами также может быть либо «отжиг» дефектов в результате локального нагрева, приводящих к увеличению интенсивности катодолюминесценции, либо захват ловушками возбуждения и последующая дезактивация ловушек через излучательный уровень.

Для материалов с низкой теплопроводностью и небольшой энергией активации дефектов существует пороговое значение удельной мощности возбуждения, превышение которой приводит к необратимым изменениям исследуемого образца. Этот процесс сопровождается изменением спектров катодолюминесценции. Важно отметить, что энергии электронов 1-30 кэВ не достаточно для образования радиационных дефектов. Пороговое значение энергии электронов, приводящей к образованию радиационных дефектов, как правило, превышает 100 кэВ. В данном случае увеличение энергии электронов приводит к увеличению области торможения электронов в образце, и соответственно, к уменьшению удельной мощности возбуждения образца. В связи с этим необратимые процессы в образце возникают чаще при небольших энергиях первичного электронного пучка, но высокой плотности тока электронного пучка. В настоящей работе основное внимание уделяется процессам, не связанным с необратимыми изменениями образца. В связи с этим далее рассмотрен случай увеличения интенсивности катодолюминесценции в результате дезактивации ловушек через излучательный уровень. Это явление аналогично хорошо известному явлению термолюминесценции.

Изменение заселенности уровня ловушки можно представить следующим образом:

СО

где пз - количество заполненных ловушек, Ьз - эффективность захвата возбуждения ловушкой, поз - количество незаполненных ловушек, Рз - вероятность перехода с ловушки на излучательный уровень. Если считать, что концентрация ловушек Я, = и3 + и03, то заселенность ловушки будет определяться следующим образом:

">=-,^г^О-е'ФНМ + ад) (8

Вероятность передачи возбуждения с ловушки на излучательный уровень:

Р,=РтехР1-^)

Таким образом, заселенность ловушек пз от времени будет нарастать, причем скорость нарастания зависит от тока электронного пучка и вероятности перехода Рз с ловушки на излучательный уровень.

В этой главе также получены полуэмпирические выражения, описывающие временные и концентрационные зависимости интенсивности катодолюминесценции для случая, когда между центрами люминесценции существует передача энергии возбуждения.

Четвертая глава посвящена катодолюминесцентным исследованиям оксидных высокотемпературных кристаллов и керамик, активированных редкоземельными ионами на основе УгЗЮ;. и У3А15012-УАЮз-АЬ0з. Ширина запрещенной зоны у этих кристаллов более 8 эВ. Редкоземельные ионы при активации кристаллов занимают позицию иттрия. Такие кристаллы можно рассматривать как модельные системы, в которых роль точечных дефектов играют примеси редкоземельных ионов. Концентрация ионов определяется методом рентгеноспектрального микроанализа. Точечные дефекты (ионы редких земель) характеризуются узкими излучательными полосами, исследованию и интерпретации которых посвящено огромное количество работ в связи с поиском новых лазерных кристаллов, люминофоров и сцинтилляторов. На примере этих объектов были исследованы концентрационные и временные зависимости катодолюминесценции, влияние тока электронов на катодолюминесцентные свойства.

Эффективность захвата возбуждения центрами люминесценции было исследовано для силиката иттрия, активированного трехвалентными ионами тербия и церия (УгЭЮб^е31", ТЬ3+). Эти кристаллы имеют широкое применение как сцинтилляторы.

Характерный спектр катодолюминесценции и его интерпретация приведены на рисунке 1. Как видно из рисунка, в спектре катодолюминесценции наблюдается широкая полоса с максимумом излучения 420 нм, связанная с переходом 5с1-41" иона Се3+, четыре серии полос, соответствующих переходам 50.ч-7р4,3,2,1 иона тербия (485, 545, 583 и 623 нм)) и более слабые полосы излучения (382, 416, 436 и 458 нм) соответствующие переходам тербия 504-7р4.з,2, проявляющиеся на фоне широкой полосы излучения Се3+ (420нм).

Рисунок 1 Спектр катодолюминесценции Рисунок 2 Схема электронных переходов Y2SiO5. Ce3*, ТЬ3* в образце Y2SiO5. Ce3*, ТЬ3+

2

Плотность тока, нА/мкм

ю

Время, мс.

Рисунок 3 Временная зависимость Рисунок 4 Зависимость времени

интенсивности КЛ полосы, разгорания КЛ от тока первичного

соответствующая переходу 5йз (560нм) электронного пучка для уровня иона 1 - плотность тока первичного тербия ТЬ3+

электронного пучка 1 А/мкм2, 2-15 А/мкм2

Для оценки эффективности катодолюминесценции излучательных уровней были получены зависимости времени разгорания и затухания основных полос излучения в режиме модуляции электронного пучка. Полученные зависимости подтвердили, что время затухания катодолюминесценции не зависит от плотности тока электронного пуча, а обратное время разгорания имеет линейную зависимость от плотности тока.

По наклону зависимости обратного времени разгорания г"1 от плотности тока была оценена эффективность катодолюминесценции уровня Б3 иона тербия ТЪ3+ (Х=0,035 мс"'нА"'мкм2). Эффективность остальных полос катодолюминесценции была определена по наклону зависимости интенсивности катодолюминесценции от плотности тока первичного электронного пучка. Изменение интенсивности катодолюминесценции от плотности тока электронного пучка для всех излучательных уровней приведены на рисунке 5.

сГ о 6000- .».........- и/ У

X о 4000- / У'

Т _*—3

2000-

О X

^ о

ф Г 20 7о

5: Плотность тока первичного электронного пучка, нА

Рисунок.5 Зависимость интенсивности полос КЛ от плотности тока первичного электронного пучка для полос с максимумом интенсивности 1 - 420нм (Се3+), 2 -560 нм (ТЬ3+, 5Д,->3 - 430 нм (ТЬ3+, 5Д,-> 7Р3)

В таблице 1 приведены экспериментально полученные времена релаксации излучательного уровня церия и двух возбужденных состояний тербия, а также значения эффективности возбуждения катодолюминесценции.

Таблица 1 Эффективность катодолюминесценции и времена жизни возбужденных

уровней ионов Се3* и ТЬ3+ в ортосиликате иттрия Г2.ЯО5.

Излучательные переходы Ь, мс"1 нА 'мкм2 Т, МС !

430 нм (Се3+) 0,6 6 10"5

545 нм(ТЬ3+,50з->'Рз) 0,04 2

436 нм (ТЬ3+, 504-> 'Бз ) 0,0125 0,6

Таким образом, увеличение плотности возбуждения образца приводит к уменьшению времени разгорания катодолюминесценции и насыщению интенсивности излучения для переходов с большим временем релаксации (от нескольких микросекунд). Это явление позволяет оценивать эффективность излучательных центров при возбуждении люминесценции электронным пучком.

Метод катодолюминееценции эффективен при исследовании процессов передачи энергии возбуждения между различными центрами люминесценции. Возможность таких исследований продемонстрирована на примере иттро-алюминиевого граната, активированного ионами Тт3+, Ег3+, Сг3+. Исследование процессов передачи энергии возбуждения проводилось ранее для этих кристаллов методами фотолюминесценции, однако при фотовозбуждении не проявлялись переходы в видимом диапазоне спектра, исследованные в настоящей работе.

При исследовании оксидных кристаллов, активированных редкоземельными ионами, были получены следующие результаты:

- Обнаружены и идентифицированы примеси неодима, церия, хрома Сг3+ на уровне 10"6 %вес., исследован характер их распределения в кристаллах. Такие результаты не могут быть получены ни одним другим локальным неразрушающим методом.

- Разработан метод идентификации включений итгриевого алюмината и оксидов в иггро-алюминиевом гранате на основании данных по элементному составу, полученному методом рентгеноспектрального микроанализа, и спектрам катодолюминееценции.

Исследована катодолюминесценция иггро-алюминиевых гранатов, активированных плутонием, америцием и нептунием. Катодолюминесценция Ат3+ в твердом теле ранее не исследовалась. В спектре излучения Ащ3+ наблюдаются узкие полосы излучения, которые соответствуют переходам 5Бо—»^1,2 5Б|—>^[(аналогично излучению Еи3+). Узкие полосы, связанные с излучением иона Аш3+ наблюдались на тех же длинах волн в галлий- гадолиниевым гранате и цирконе (ггЭЮд).

Пятая глава посвящена исследованию катодолюминесцентных свойств и влиянию на них дефектов и ловушек для фторидных кристаллов типа У1лр4, Ва1лРз, КУзРш, Као,4Уо,бр2,2 СаРг/СсШг активированных редкоземельными ионами. Фторидные кристаллы по сравнению с оксидными кристаллами характеризуются существенно меньшей температурой плавления (не более 1000°С), нестехиометричностью состава, образованию пар Френеля и других дефектов, сильно влияющих на катодолюминесцентные свойства кристаллов. Для фторидных кристаллов характерно быстрое тушение интенсивности катодолюминееценции при стационарном облучении образцов электронным пучком в течение первых секунд. Для некоторых кристаллов наблюдалось разгорание интенсивности катодолюминееценции. Наиболее интересные результаты получены для кристаллов Nao.4Yo.6F2,2, активированных редкоземельными ионами Се3+, 5т3+ и Рг3+. В этих кристаллах нестехиометричность состава и ее

изменение по длине кристалла составляет 2% отн. В результате высокого уровня дефектности, эти кристаллы характеризуются не только наличием каналов для безизлучательной дезактивации возбужденных уровней редкоземельных ионов, но и образованию ловушек, существование которых приводит к разгоранию интенсивности катодолюминесценции при непрерывном облучении электронным пучком. Различное расположение излучательных уровней редкоземельных ионов по отношению к ловушкам, существование нескольких типов ловушек и различные соотношения между величинами Рз, Рз, ЬзI и N2, N3 для кристаллов, активированных разными редкоземельными ионами приводит к сложной временной зависимости интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образцов электронным пучком. На рис.6 приведены зависимости интенсивности полосы излучения Се3+ (350 нм, 207/2->2р5/г) при энергии электронного пучка 10 кэВ и разных плотностях токах электронного пучка от 0,25 до 20 нА/мкм".

5 1000 30000-

к

о 900- .¡I . - Л. ■ ' ; ^

5 800- о 20000

¡5 2

о 700 о 2

х 600 3 1 и 10000-1

р ? §

К 500п - X

0 100 200 300 400 500 Я 20 40 60 80

Время, с Время, с

Рис.6 Изменение интенсивности КЛ во времени при стационарном облучении электронным пучком при токе электронного пучка 1 — 20 нА/мкм2, 2 - 0,25 нА/мкм'.

Полученные зависимости интенсивности катодолюминесценции от времени облучения показали наличие в кристаллах энергетических уровней, способствующих как дезактивации, так и активации излучательных уровней за счет ловушек. На основании экспериментальных данных и модели, описанной в Главе 3, были получены характеристики кристалла, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 Параметры Ьз, Рз и N3 для кристалла Nao.4Yo.6F2j:Се3+

1-3 Эффективность ловушки, мс"'нА"'мкм2 4,5 10"5

N3 Концентрация ловушек, см'' 0,5 10'1

Рз Вероятность перехода с ловушки на излучательный уровень, мс"1 2,2 10"5

Метод катодолюминесценции очень эффективен при исследовании наногетероструктур на основе широкозонных материалов. В этом случае важна возможность возбуждения высокоэнергетических переходов и исследование медленных временных зависимостей катодолюминесцентного излучения при стационарном облучении электронным пучком, в которых межфазные границы раздела могут быть причиной образования ловушек. В настоящей работе были исследованы сверхрешетки на основе фторидов (СаРг/СсШг) с различным периодом (толщина слоев менялась от 30 монослоев каждого материала до 3 монослоев). Исследование катодолюминесценции сверхрешеток на основе Са/УСУ/"^ позволило судить о механизмах оптических переходов в сверхрешетках. Сверхрешетки с периодом большим 15 нм ведут себя как объемный материал (хорошее встраивание Еи2+, собственный пик автолокализованных экситонов в СсШг). При уменьшении периода происходит переход из Еи2+ в Еи3+, интенсивность линии Еи2+ значительно уменьшается (за счет механизмов передачи возбуждения через валентную зону С(№2 и туннелирования электронов), появляется смешанный пик собственной люминесценции среднего состава.

Шестая глава посвящена исследованию систем на основе ЗКЪ/Э! методом катодолюминесценции. Одной из важнейших задач являлось изучение природы полос катодолюминесценции этой системы. Для этого были получены спектры катодолюминесценции аморфного объемного диоксида кремния 8102 с содержанием примесей (металлов и гидроксильной группы) менее вес. (стекло марки КИ).

Было показано, что катодолюминесценция стекла в видимом диапазоне характеризуется тремя полосами излучения, две из которых хорошо известны по литературным источникам и соответствуют излучению собственных дефектов стекла: немостиковому кислороду (1.9 эВ) и двухкоординированному кремнию (2,6 эВ). Полученные кинетические характеристики этих полос, их спектральное положение и полуширина совпадают с литературными данными. Кроме того, в спектрах катодолюминесценции наблюдается «зеленая» полоса с максимумом излучения 2,0-2.4эВ. Эта полоса проявляется только при высокоэнергетическом возбуждении (при облучении образца рентгеновским излучением, электронным пучком, вакуумным УФ с энергией более 7эВ и при электролюминесценции). Время излучения этой полосы в объемных образцах составляет 50 мкс, полуширина может меняться в диапазоне от 0,3 до 1 эВ. На основании исследований, выполненных автором, и расчетов электронной структуры точечных дефектов взятых из литературных источников, был сделан вывод,

что эта полоса связана с вакансиями кислорода. Положение максимума интенсивности этой полосы и полуширина зависит от длины связи $1 - - и количества дефектов в ближайшем окружении. Одиночной вакансии кислорода в окружении тетраэдров -8104- соответствует полоса с максимумом излучения 2,4 эВ. В этом случае полуширина полосы составляет 0,3 эВ. «Красный» сдвиг этой полосы, как правило, сопровождается ее уширением. Это может быть связано с уменьшением длины связи 81-81 и увеличением доли таких дефектов в ближайшем окружении.

Зависимость интенсивности полос катодолюминесценции с максимумами излучения 1,9 и 2,7 эВ от тока электронного пучка в диоксиде кремния имеет насыщение. Это позволило оценить количество точечных дефектов, отвечающих за эти полосы излучения. Содержание дефектов двухкоординированного кремния в стекле марки КИ составляет - 10"4 % ат., а немостикового кислорода - 10"6 % ат. Так же были исследованы зависимости интенсивности катодолюминесценции от времени полос с максимумом излучения 1,9 и 2,7 эВ при стационарном облучении окиси кремния электронным пучком. Было установлено, что интенсивности катодолюминесценции этих полос меняются в течение длительного времени перед выходом на постоянное значение. Эти зависимости были объяснены присутствием электронных ловушек, аналогично явлению термолюминесценции. Временные зависимости интенсивности катодолюминесценции от плотности тока и температуры образца при стационарном облучении позволили определить концентрацию ловушек, их эффективность и энергию активации.

Результаты катодолюминесцентных исследований объемных образцов диоксида кремния были использованы при изучении распределения точечных дефектов в термических пленках по глубине, в том числе вблизи границы раздела кремний-диоксид кремния.

Для исследования изменений катодолюминесцентных свойств пленок по глубине применялось три различных методических подхода. Первый - это метод вариации энергии первичного электронного пучка. Второй метод основан на получении спектров катодолюминесценции с косого шлифа. При этом катодолюминесцентные исследования проводятся при энергиях электронов 1-2,5 кэВ. Третий метод заключался в стравливание окисла ступеньками высотой порядка 10 нм с последующим исследованием методом катодолюминесценции.

В результате было установлено, что в пленках термических окислов вблизи границы раздела доминируют полосы катодолюминесценции, связанные с дефектами дефицита

кислорода с максимумами излучения 2,6 эВ и 2,2 эВ. При исследовании термических пленок было показано, что распределение точечных дефектов в пленках оксида кремния, в первую очередь вблизи границы раздела, зависит от типа кремния и уровня его легирования.

В пленках, выращенных на дырочном кремнии (р-5Г), легированном бором, преобладание дефектов, связанных с дефицитом кислорода наблюдается на протяжении 0,1-0,2 мкм от границы раздела. Дефект «немостикового кислорода», свидетельствующий о локальном дефиците кремния, проявляется только на расстоянии порядка 0.1 мкм от границы раздела ЭЮг/Эи Положение максимума излучения «зеленой» полосы при приближении к интерфейсу сдвигается в «красную» сторону (от 2,25 до 2,16 эВ). При этом полуширина «зеленой» полосы заметно увеличивается (от 0,4 до 0,7 эВ). Также было установлено, что чем больше содержание бора в подложке кремния, тем выше интенсивность полос катодолюминесценции вблизи интерфейса, т.е. тем больше содержание дефектов в окисле на границе раздела. При удалении от границы раздела на 0,1 -0,2 мкм различия в содержании дефектов в окисле, выращенном на подложках с разным содержанием бора, становятся незначительными.

Такое распределение дефектов в пленках, выращенных на р-кремнии, вызвано диффузией активатора из кремниевой подложки в процессе образовании окисла кремния. Хорошо известно, что бор, являющийся активатором кремния р типа, хорошо растворяется в окисле. Это приводит к увеличению содержания бора в окисле, особенно вблизи границы раздела. Причем, чем выше степень легирования кремния, тем выше содержание бора в окисле. Глубина проникновения бора в окисел может составлять 0,1-0,2 мкм. В результате в окисле наблюдается уменьшение содержания точечных дефектов, связанных с дефицитом кислорода и падение интенсивности полос катодолюминесценции 2,2 и 2,6 эВ от границы раздела до 0,1-0,2 мкм. Дальнейшее распределение дефектов в окисной пленке относительно равномерное. Схема образования вакансий кислорода вблизи границы раздела окисел кремния - кремний при растворении бора в окисле приведена на рис.7.

Рисунок 7 Схема образования точечных дефектов в пленке диоксида кремния на границе раздела р-кремний - оксид кремния из-за примеси бора: О - атомы кремния, ' - атомы кислорода, О- атом бора.

В термических пленках оксида кремния, выращенных на п-кремнии наблюдается другое распределение дефектов по глубине по сравнению с пленками, выращенными на р-кремнии. Эти пленки характеризуются более высокой интенсивностью полос катодолюминесценции с максимумами излучения 2,6 и 2,2 эВ вблизи границы раздела, что говорит о большем сдвиге стехиометрии в сторону кремния в области интерфейса. Однако толщина этого нестехиометричного слоя существенно меньше. Она не превышает 10 - 20 нм. Интересно отметить, что чем меньше легирована подложка кремния, тем более нестехиометричный слой окисла образуется вблизи границы раздела. Однако с увеличением толщины пленки содержание дефектов - центров люминесценции быстро уменьшается. При удалении от интерфейса более чем на 2040 нм дефекты равномерно распределяются по всей толщине пленки, причем, чем меньше содержание активатора в кремнии, тем меньше содержание дефектов в пленке.

Такое распределение точечных дефектов в пленке, выращенной на электронном кремнии, также определяется растворимостью активатор кремния в окисле. В настоящей работе исследования проводились для кремния, активированного фосфором. Фосфор фактически не растворяется в окисной пленке, в связи с этим толщина дефектного слоя вблизи интерфейса существенно меньше, чем в пленке, выращенной на дырочном кремнии. Меньшее количество дефектов на границе раздела высоколегированного кремния и окисла связано с тем, что повышенное содержание пятивалентного фосфора в поверхностном слое кремния на границе раздела повышает долю кислорода на границе раздела и уменьшает количество дефектов, связанных с дефицитом кислорода.

Эти выводы подтверждаются результатами вольт - фарадиых измерений.

Чувствительность разработанного автором катодолюминесцентного спектрометра и особенности метода катодолюминесценции позволили впервые исследовать люминесцентные свойства ультратонких (толщиной не более 5 монослоев) слоев окисла на поверхности кремния: естественных, термических и химических. Эти исследования показали, что катодолюминесцентные свойства тонких окислов принципиально не отличаются от свойств толстых термических окислов вблизи границы раздела. Исследования проводились на кремнии пир типа.

Спектры излучения естественного окисла кремния характеризуются широкими полосами (полуширина 0,4-0,8 эВ) с максимумами излучения 2,0 и 2,5 эВ. Эти полосы соответствуют излучению дефектов двухкоординированного кремния и кремниевых цепочек (дефицита кислорода). Излучение окисла, образовавшегося на кремнии р-типа, характеризуется меньшей интенсивностью. Однако, чем выше содержание бора, тем ярче свечение. Спектры ИК диапазона кремния с естественным окислом характеризуются широкой полосой с максимумом 1,26-1,3 эВ. Эта люминесценция связана с излучением аморфизированного поверхностного слоя кремния, формирующегося на поверхности кремния при взаимодействии с атмосферой. В связи с тем, что в кремнии п-типа приповерхностный слой кремния обогащен активатором (фосфором), содержание примесей (в первую очередь кислорода) выше, чем в кремнии р типа. Это приводит к «синему» сдвигу полосы катодолюминесценции и увеличению полуширины полосы излучения в ИК диапазоне.

Надо отметить, что все исследованные образцы кремния, покрытые тонким слоем окисла, в том числе - естественного окисла, характеризуются наличием полосы с максимумом излучения 1.26-1,3 эВ. Однако при выращивании толстого термического окисла в спектре наблюдается интенсивная полоса 1,18 эВ (кремния) и слабое плечо с максимумом излучения 1,2-1,ЗэВ. Это свидетельствует о том, что образование аморфизированного слоя кремния, перенасыщенного кислородом, характерно только в начале процесса окисления кремния. В толстых окислах этот слой растворяется в процессе окисления, и интерфейс становится существенно более гладким. Кроме того, в ИК диапазоне наблюдаются полосы с максимумом 1,4-1,8 эВ, которые могут быть связаны с образованием «островков» кремния в окисле. Спектральное положение этих полос и их полуширина характеризуют средний размер и распределение по размерам кремниевых кластеров, не растворившихся в окисном слое. Таким образом, спектры в

ближнем ИК диапазоне характеризуют качество интерфейса кремниевая подложка -окисный слой.

Люминесценция пористого кремния в видимом диапазоне в основном вызвана присутствием естественного окисла на стенках пор. В спектрах катодолюминесценции пористого кремния проявляются те же две полосы с максимумами излучения 2,0 и 2,6 эВ. Однако полоса с максимумом излучения 2,0 эВ с на свежеприготовленном образце интенсивнее синей полосы с максимумом излучения 2,6 эВ. Через несколько суток при хранении образца на воздухе интенсивность полосы 2,6 эВ линейно увеличивается, тогда, как интенсивность полосы 2,0 эВ возрастает существенно быстрее. Это изменение интенсивностей полос при окислении образцов на воздухе аналогично процессу, наблюдаемому для окисла сформировавшегося на структурированной поверхности кремния. Спектральный сдвиг полосы от 1,95 эВ до 2,1 эВ и увеличение ее полуширины связаны с уменьшением кислородных вакансий в окисле в процессе окисления образца.

Таким образом, при исследовании катодолюминесцентных свойств систем на основе ЭЮ2/51 были получены следующие результаты:

- Была исследована природа люминесценции полосы с максимумом излучения 2,02.4 эВ и показано, что она связана с вакансиями кислорода. Положение максимума излучения этой полосы и ее полуширина определяются длиной связи 51—51 и содержанием дефектов в ближайшем окружении.

- Было показано, что распределение дефектов - центров люминесценции в термических пленках оксида кремнии на кремнии неоднородно, и зависит от типа кремния. В пленках, выращенных на кремнии р-типа, в связи с растворением бора в окисле из подложки кремния наблюдается диффузионное распределение дефектов дефицита кислорода в слой толщиной 0,1-0,2 мкм. При этом чем больше концентрация активатора в подложке, тем выше содержание дефектов в окисле. Для окислов, выращенных на кремнии и типа, нестехиометричный слой образуется только в слоях толщиной 20-50нм. При этом, чем меньше содержание активатора в подложке кремния, тем выше нестехиометрия этого слоя. В остальной части окисла наблюдается равномерное распределение точечных дефектов.

- Установлено, что качество подготовки поверхности кремния существенно влияет на свойства окислов, образующихся на поверхности кремния. На шероховатой поверхности окисел образуется существенно быстрее.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Метод локальной катодолюминесценции позволяет исследовать в различных материалах и структурах природу дефектов, их концентрацию, определять энергии активации ловушек и уровней дефектов, способствующих безызлучательной дезактивации центров люминесценции. Кроме того, применение этого метода дает возможность исследовать пространственное распределение точечных дефектов по поверхности и по глубине образцов.

2. Исследованы процессы медленного изменения интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образца электронным пучком. Рассмотрены процессы, приводящие к затуханию интенсивности катодолюминесценции в результате облучения образцов непрерывным пучком электронов. Показано, что, медленное разгорание интенсивности катодолюминесценции может осуществляться за счет ловушек, дезактивация которых способствует росту заселенности излучательных уровней центров люминесценции.

3. Возможность менять удельную мощность возбуждения катодолюминесценции позволяет насыщать излучательные уровни энергии точечных дефектов - центров люминесценции, что, в свою очередь, позволяет оценить количество центров катодолюминесценции, выход катодолюминесценции, вероятности процессов передачи энергии между излучательными центрами.

4. Метод локальной катодолюминесценции совместно с другими электронно-зондовыми методами позволяет исследовать распределение примесей и активаторов в кристаллах, идентифицировать включения, определить валентное состояние центра люминесценции, оценить концентрацию центров люминесценции и эффективность катодолюминесценции в оксидных и фторидных кристаллах.

5. Исследование катодолюминесцентных свойств объемных образцов диоксида кремния, термических пленок и ультратонких пленок диоксида кремния подтвердило то, что полоса излучения 2,0-2,4 эВ в оксиде кремния связана с собственным дефектом - вакансией кислорода, спектральное положение и полуширина которой зависят от количества вакансий и длины связи Si-Si.

6. Установлено, что подложка р - кремния вблизи границы раздела оксид кремния -кремний относительно меньше легирована, по сравнению си- кремнием. В спектрах катодолюминесценции излучение р - кремния характеризуется большей относительной интенсивностью (на 30 %отн.), меньшим сдвигом в «синюю» сторону основного пика

люминесценции (1.26 эВ и 1,30 эВ, соответственно) и меньшей относительной интенсивностью крыла с максимумом интенсивности 1,4 эВ. Из этого следует, что ширина запрещенной зоны кремниевой подложки вблизи интерфейса у р - кремния уже (из-за меньшего содержание активатора), чем у п - кремния. Интенсивность плеча с максимумом излучения 1.4 эВ и 1,7 эВ для обеих подложек примерно одинакова.

7. Естественные окислы, образовавшиеся на подложках р и п - кремния характеризуются широкой полосой катодолюминесценции, являющейся суперпозицией полос с максимумом излучения 2,2 и 2,6 эВ. При этом в окисле, выросшем на п -кремнии доминирует дефект двухкоординированного кремния (Si=Si), тогда как в окисле, выросшем на кремнии р-типа наиболее интенсивна полоса, связанная с излучением дефекта (Si—Si).

8. Относительная интенсивность катодолюминесценции естественного окисла, выросшего на кремнии р-типа, тем интенсивнее, чем выше содержание бора в подложке. При этом увеличивается относительная доля полосы 2.2 эВ. Эту зависимость можно объяснить увеличением содержания бора в окисле, при этом бор преимущественно занимает позицию кремния. В связи с тем, что бор имеет трехвалентное валентное состояние, увеличение его содержания может приводить к росту дефицита кислорода и формированию связей (Si—Si). Одновременно с этим может расти относительное количество кислородных дефектов типа немостикового кислорода (Si-O).

9. Относительная интенсивность катодолюминесценции естественных окислов, выращенных на кремнии n-типа уменьшается с ростом активатора в подложке. Это связано с тем, что фосфор из подложки также участвует в процессе окисления (он имеет стабильное валентное состояние 5 и кислородные дефекты типа немостикового кислорода (Si-O') не формируются на границе раздела. Уменьшение содержание фосфора способствует более активному формированию кремниевых дефектов типа двухкоординированного кремния (Si=Si) и (Si-Si). С увеличением толщины окисла распределение точечных дефектов в окисле становится равномерным.

10. Облучение образцов пучком электронов с энергиями до 40 кэВ может приводить к необратимым процессам, связанным с образованием дефектов. Причина этих изменений связана с локальным нагревом облучаемой области. Наиболее подвержены таким изменениям образцы с низкой теплопроводностью. В связи с этим при выборе условий эксперимента важно, в первую очередь, учитывать плотность тока электронного пучка. Увеличение энергии первичного электронного пучка, как правило,

приводит к увеличению области торможения электронов в образце, и соответственно, к уменьшению удельной мощности возбуждения образца. В связи с этим необратимые процессы в образце возникают чаще при небольших энергиях электронов, но высокой плотности тока электронного пучка.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Заморянская М.В. Катодолюминесцентные спектры редкоземельных ионов в иттроалюминиевом гранате и их концентрационная зависимость. //Оптика и спектроскопия, 1993, Т.75, В.4 С. 805-811.

2. Заморянская М.В., Вальтере А.Я., Влияние мощности возбуждения на спектры катодолюминесценции РЗИ в оксидных кристаллах. //Оптика и спектроскопия, 1994, Т.76, В.4, С. 612-616.

3. Заморянская М.В., Петрова М.А., Коровкин A.M. Исследование дефектов состава и катодолюминесцентных свойств кристаллов Y2SÍ05, легированных ТЬ, Се //Неорганические материалы, 1996, Т.32, В.5, С. 593-596

4. Заморянская М.В., Петрова М.А., Семенова Т.С. Исследование состава и катодолюминесценции кристаллов некоторых двойных фторидов, активированных редкоземельными ионами, //Неорганические материалы, 1998 т.34, №6, С.752-757

5. Zamoryanskaya M.V., Khilko A.Yu., Gastev S.V., Kyutt R.N., Sokolov N.S., "Structural and luminescence studies of CdF2-CaF2 superlattices on Si(lll)" //Appl.Surf.Sci, 1998,123/124, P. 595-598.

6. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., Sitnikova A.A., Konnikov C.G., "Cathodoluminescence Study of Defect Distribution at Different Depths in Films S1O2/SÍ" //Solid State Phenomena, 1998, V.63-64, P. 237-241.

7. Заморянская M.B., Соколов В.И., Исследование структуры пленок термического окисла на кремнии методом катодолюминесценции //Физика твердого тела, 1998, Т.40, № 11, С. 1984-1989.

8. B.E.Burakov, E.B.Anderson, D.A.Knecht, M.V.Zamoryanskaya, E.E.Strykanova, M.A.Yagovkina Synthesis of garnet/perovskite-based ceramic for the immobiluzation of Pu-residue wastes //Material Research Society Symp.Proc.Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXII, 1999, V.556, P. 55-62

9. Sokolov N.S., Gastev S.V., Khilko A.Yu., Kyutt R.N., Suturin S.M., Zamoryanskaya M.V. CdF2-CaF2 superlattices on Si(l 1 1): MBE growth, structural and luminescence studies//Journal of Crystal Growth, 1999,201, P. 1053-1056

Ю.В.Н.Богомолов В.Н., Заморянская М.В., Соколов В.И. «Способ получения кремниевых наноструктур» //Патент РФ №2153208 приоритет (19.07.1999)

11. Заморянская М.В., Письменный В.А., "Возможности диагностики дефектов ИАГ, легированного неодимом, методом локальной катодолюминесценции" //Неорганические материалы 2000, Т.36, № 6, С.749-753

12. Заморянская М.В., Бураков Б.Е., "Исследование катодолюминесценции кристаллических фаз в образцах керамики на основе ZrOi-SiOi-CeCV, //Неорганические материалы 2000, Т.36, №8, С.1011-1015

13.Burakov В.Е, Anderson Е.В, Zamoryanskaya M.V., Petrova М.А., "Synthesis and Study of 239Pu-Doped Gadolinium-Aluminum Garnet Host Phase", //Material Research Society Symposium Proceedings Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXIII, 2000, Vol.608, P. 419-422

14.Banshchikov, A.G., Gastev, S.V., Ichida, M., Nakamura, A., Ofuchi, H., Sokolov, N.S., Tabuchi, M., (...), Zamoryanskaya, M.V. "Luminescence spectra and structure of novel MnF2 heterostructures"// Journal of Luminescence, 2000, 87, pp. 519-521

15. Díaz-Guerra С., Piqueras J., Golubev V.G., Kurdyukov D.A., Pevtsov A.B., Zamoryanskaya M.V. "Scanning tunneling spectroscopy study of silicon and platinum assemblies in an opal matrix" // Applied Physics Letters, 2000, 77 (20), P. 3194-3196

16.Diaz-Guerra C., Kurdyukov D.A., Piqueras J., Sokolov V.I., Zamoryanskaya M.V. "Defect and nanocrystal cathodoluminescence of synthetic opals infilled with Si and Pt" //Journal of Applied Physics, 2001, V.89, N.5, P. 2720-2726.

П.Богомолов B.H., Гуревич C.A., Заморянская M.B., Соколов В.И., Ситникова А.А., Смирнова И., "Образование нанокластеров кремния при модификации силикатной матрицы электронным пучком" //Физика твердого тела, 2001, JVb2, С. 357-35

18.Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., Sytnikova А.А., "Formation of silicon nanoclusters in silicon oxide using an electron beam " //Solid State Phenomena, 2001, V. 7879, С 349-356

19. Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E. "Feasibility limits in using cerium as a surrogate for plutonium incorporation in zircon, zirconia and pyrochlore"// 2001 Materials Research Society Symposium - Proceedings 663, P. 301-306

20. Burakov B.E., Hanchar J.M., Zamoryanskaya M.V., Garbuzov V.M., Zirlin V.A. "Synthesis and investigation of Pu-doped single crystal zircon, (Zr, Pu)Si04" //Radiochimica Acta 2002,90 (2), P. 95-97

21.Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E., Bogdanov R.V., Sergeev A.S. "A cathodoluminescence investigation of pyrochlore, (Ca,Gd,Hf,U,Pu)2Ti207, doped with 238Pu and 239Pu" //2002 Materials Research Society Symposium - Proceedings 713, P. 481485

22.Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I. "Silicon nanoclusters in thermal oxide films on silicon Diffusion and Defect Data" // 2002 Solid State Phenomena 82-84, P. 613-616

23.Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I. «Formation and Cathodoluminescence of Silicon Nanoclusters in Silica» //Material Research Society Symposia Proceeding. 2003, Vol.737, P. 481-487

24. Заморянская M.B., Петрова M.A., Егоров В.Ю, "Исследование фазовых и структурных особенностей кристаллов LiYFi локальными методами" //Журнал неорганической химии, 2003, Т.48, № 8, С. 1372-1380

25.Gadzhiev G.M., Golubev V.G., Zamoryanskaya M.V., Kurdyukov D.A., Medvedev A.V., Merz J., Mintairov A., (...), Sharenkova N.V. "Fabrication and Optical Properties of Photonic Crystals Based on Opal-GaP and Opal-GaPN composites"// 2003 Semiconductors 37 (12), P. 1400-1405

26. Zamoryanskaya M.V., Hanchar J.M., Burakov B.E., Garbuzov V.M. "Cathodoluminescence of Am3+ in zircon, (Zr,Pu,...)SiO 4, and gamet, (Y,Gd,...)3(Al,Ga,...)50i2 //2003 Materials Research Society Symposium - Proceedings 757, P. 309-314

27.Бакалейников Jl.A., Заморянская M.B., Колесникова E.B., Соколов В.И., Флегонтова Е.Ю " Модификация диоксида кремния электронным пучком ", //ФТТ, 2004, Т.46, N6, С. 989-994

28.Astrova E.V., Borovinskaya T.N., Perova T.S., Zamoryanskaya M.V. "Quartz microtubes based on macroporous silicon" // 2004, Semiconductors 38 (9), P. 1084-1087

29.Nazarova T.A., Nazarov M.V., Saparin G.V., Obyden S.K., Ivannikov P.I., Dub S.N., Zamoryanskaya M.V. "Investigation of cathodoluminescence from nanoindentation on magnesium oxide single crystals"// 2004 Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, V. 2, P. 58-69

30.Nazarov M.V., Jeon D.Y., Kang J.H., Popovici E.-J., Muresan L.-E., Zamoryanskaya M.V., Tsukerblat B.S. "Luminescence properties of europium-terbium double activated calcium tungstate phosphor"// 2004 Solid State Communications 131 (5), P. 307311

31.3аморянская М.В., Конников С.Г., Заморянский А.Н.., "Высокочувствительная система для катодолюминесцентных исследований к электронно-зондовому микроанализатору «КАМЕБАКС»" //Приборы и техника эксперимента, 2004, №3, С. 1-8

32.Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.l., Plotnikov V.., " Cathodoluminescence study of Si/Si02 interface structure " //Applied Surface Science V.234,1.1-4,2004, P. 214-217

33.Fitting H.J., Ziems Т., Roushdey Salh, Zamoryanskaya M.V., Kolesnikova E.V., Schmidt В., A. von Czarnowski., " Cathodoluminescence of wet, dry and hydrogen-implanted" //Journal of Non-Crystalline Solids 351 (2005), P. 2251-2262

34. Geisler Т., Burakov В., Yagovkina M., Garbuzov V., Zamoryanskaya M., Zirlin V., Nikolaeva L. "Structural recovery of self-irradiated natural and 238Pu-doped zircon in an acidic solution at 175°C" // 2005, Journal of Nuclear Materials 336 (1), P. 22-30

35. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.l., "The employment of cathodoluminescent method for characterization of silicon oxide-silicon interface" //Solid State Phenomena V.108-109 (December 2005), P. 649-654

36. Kolesnikova E.V., Sitnikova A.A., Sokolov V.l., Zamoryanskaya M.V. "Modification of silicon oxide by high energy electron beam" //Solid State Phenomena V.108-109 (December 2005) P. 729-734

37.Astrova E.V., Borovinskaya T.N., Perova Т., Zamoryanskaya M.V. "Silica micro tubes formed during the patterning of oxidized macroporous silicon"// 2005, Physica Status Solidi C: Conferences 2 (9), P. 3213-3217

38. Roushdey Salh, A. von Czarnowski, Zamoryanskaya M.V., Kolesnikova E.V., Fitting H.J., "Cathodoluminescence of SiOx under-stoichiometric silica layers" //Phys.stat.sol. (a) 203. N 8, 2006, P. 2049-2057

39. Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E., Kolesnikova E.V., Zuykov M.A. "Cathodoluminescence study of americium incorporation into calcite single crystals"// 2006, Materials Research Society Symposium Proceedings 932, P. 919-924

40. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.l., "Cathodoluminescent study of silicon oxide/silicon interface" // 2007, Semiconductors, N4, P. 475-481

41. Roushdey Salh, LenaFitting, Kolesnikova E.V., Sitnikova A.A., Zamoryanskaya M.V., Schmidt В., Fitting H.-J., "Si and Ge Nanocluster Formation in Silica Matrix" // 2007, Semiconductors N4, P. 530-534

42. Burakov B.E., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A., Petrova M.A., Domracheva Ya.V., Zamoryanskaya M.V., (...), Orlova M.P. "The use of

cathodoluminescence for the development of durable self-glowing crystals based on solid solutions YP04-EuP04"// 2007, Semiconductors 41 (4), P. 427-430

43.Trofimov A.N., Petrova M.A., Zamoryanskaya M.V. «Cathodoluminescence properties of yttrium alluminium gamet doped with Eu2+ and Eu3+ ions» //Semiconductors N5, P. 397-403,2007

44. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., «Characterization of SiCh/Si Interface by Cathodoluminescent Method» //Solid State Phenomena, V.131-133, 2008, P. 629-635

45.Zamoryanskaya M.V., Konnikov S.G., «Local Cathodoluminescence study of the semiconductors and nanostructures» // Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2008, V.19, supplement 1, S363-365

46.3аморянская M.B., Конников С.Г. «Новые возможности рентгеноспектрального микроанализа и локальной катодолюминесценции для диагностики многослойных структур и наноматериалов» //Заводская лаборатория, Т.74, специальный выпуск, 2008, С.62-66

47. Трофимов А.Н., Заморянская М.В. «Характеризация излучающих центров в широкозонных материалах методом локальной катодолюминесценции на примере активированного европием иттроалюминиевого граната» //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2009, N1, С.1-8

48.Бакалейников JI.A.; Домрачева Я.В.; Заморянская М.В.; Колесникова Е.В. Попова Т.Б.; Флегонтова Е.Ф. «Послойный рентгеноспектральный микроанализ полупроводниковых структур методом вариации энергии электронного зонда» // 2009, ФТП, т.43,4 С. 568-573

49. М.V.Zamoryanskaya «Cathodoluminescence of SiCVSi system» // Solid State Phenomena V.156-158 (2010), P.487-492

50.Fitting H.-J, Fitting Kourkoutis L., R.Salh, Kolesnikova E.V., Zamoryanskaya M.V., A.von Czarnowski, Schmidt B. «Silicon Cluster Aggregation in Silica Layers» // Solid State Phenomena V.156-158 (2009), P.528-533

51.Salh R., Fitting Kourkoutis L., Zamoryanskaya M.V., Schmidt В., Fitting H.-J. "Ion implantation and cluster formation in silica" 2009, Superlattices and Microstructures, 45 (45), P. 362-368

52.Kolesnikova E.V., Zamoryanskaya M.V. "Silicon nanoclusters formation in silicon dioxide by high power density electron beam"// 2009, Physica B: Condensed Matter 404 (2324), P. 4653-4656

53. Носов Ю.Г., Бахолдин С.И., Крымов В.М., Заморянская М.В., Колесникова Е.В., Домрачева Я.В. «Тонкая структура граней и дефектность приповерхностных слоев профилированных кристаллов сапфира»// Изв. РАН, сер. физ., 2009,73, 10, С. 1429-1435

54. Fitting H.-J., Kourkoutis L.F., Salh R., Zamoiyanskaya M.V., Schmidt B. "Silicon nanocluster aggregation in Si02:Si layers" //2010, Physica Status Solidi (A) Applications and Materials 207(1), P. 117-123

55. Заморянская MB; Иванова E.B, Ситникова A.A. "Исследование процесса формирования наноразмерных кластеров кремния в диоксиде кремния при облучении электронным пучком"// 2011, ФТТ, т.53, 7 стр. 1399-1405

Введение

ГЛАВА 1. Особенности катодолюминесценции твердых тел

1.1. Механизмы генерации электронно-дырочных пар и 19 возбужденных состояний

1.2. Область генерации катодолюминесценции

1.3. Нагрев образца под действием электронного пучка

1.4. Применение метода локальной катодолюминесценции для 30 исследования твердых тел

ГЛАВА 2. Система для катодолюминесцентных исследований и методики измерений

2.1. Оптическая схема катодолюминесцентного спектрометра

2.2. Расчет основных параметров спектрометра

2.3. Оптический стенд для юстировки спектрометра

2.4. Система регистрации спектров катодолюминесценции в 45 различных режимах

2.5. Технические характеристики спектрометра

2.5.1. Градуировка спектрометра в видимом и ближнем УФ 49 диапазонах

2.5.2. Спектральное разрешение катодолюминесцентной 53 системы

2.5.3. Временное разрешение катодолюминесцентной 54 системы

2.5.4. Учет рассеянного света от вольфрамовой нити 58 электронной пушки

2.6. Методика получения спектров катодолюминесценции во 59 временном разрешении

2.7. Система охлаждения столика образцов

2.8. Оптическая система для получения катод о люминесцентного изображения

ВЫВОДЫ к 2 ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. Особенности катодолюминесценции при исследовании широкозонных диэлектрических материалов

3.1. Зависимости катодолюминесцентных свойств от плотности 66 тока первичного электронного пучка.

3.1.1. Зависимость временных свойств полос 66 катодолюминесценции от плотности тока первичного электронного пучка

3.1.2. Стационарное возбуждение катодолюминесценции, 71 зависимость интенсивности катодолюминесценции от тока электронного пучка

3.2. Временные зависимости интенсивности 72 катодолюминесценции при непрерывном облучении образцов электронным пучком. Влияние глубоких ловушек на катодолюминесцентные свойства

3.2.1. Уменьшение интенсивности катодолюминесценции при 72 стационарном облучении электронным пучком

3.2.2. Влияние глубоких ловушек на катодолюминесцентные 75 свойства

3.3. Исследование процессов передачи энергии возбуждения 83 методом катодолюминесценции

3.4. Модификация образца под воздействием электронного пучка 84 высокой удельной мощности

ВЫВОДЫ к 3 ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. Катодолюминесценция высокотемпературных оксидных кристаллов

4.1. Исследование временных характеристик и эффективности 88 центров люминесценции на примере Y2SÍO5, активированныхого церием и тербием.

4.2. Исследование пространственного распределения примесей - 95 центров люминесценции по образцу, идентификация включений

4.2.1. Иттро-алюминиевый гранат Y3AI5O12, активированный 95 неодимом

4.2.2. Иттро-алюминиевый гранат Y3AI5OJ2, активированный 105 церием

4.2.3. Иттро-алюминиевый гранат Y3AI5O12, активированный 109 церием, иттербием, скандием и цирконием

4.3. Исследование процессов передачи энергии возбуждения 113 между активаторами на примере Y3AI5O12, активированного редкоземельными ионами и хромом

4.4. Иттро-алюминиевый гранат Y3AI5O12,, активированный 122 актинидами (Am, Pu)

4.5. Исследование керамики на основе AI2O3 методом локальной 126 катодолюминесценции

ВЫВОДЫ К 4 ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. Катодолюминесцентные исследования фторидных кристаллов и структур на их основе

5.1. Исследование кристаллов двойных фторидов методом катодолюминесценции

5.1.1. Особенности катодолюминесценции кристаллов

NaojY0^2,2, активированных редкоземельными ионами, их состав и однородность

5.1.2. Исследование временных зависимостей интенсивности 137 катодолюминесценции редкоземельных ионов в кристаллах NaojYoteF2,- Щ>и непрерывном облучении электронным пучком

5.1.3. Кристаллы двойных фторидов типа: BaLiF3, KY3F10.

5.2. Исследование фазовых и структурных особенностей 150 кристаллов YLÍF4 методами локальной катодолюминесценции и рентгеноспектрального микроанализа

5.2.1. Метод выращивания кристаллов

5.2.2. Исследование не активированных кристаллов YLiF

5.2.3. Исследование кристаллов YLiF4, активированных Nd

5.2.4. Исследование кристаллов LiYF4, активированных Eu

5.2.5. Исследование кристаллов LiYF^Er, LÍYF4.H0 и 165 LiYF4Ce,Tb

5.3. Катодолюминесцентные исследования сверхрешеток 168 CaF2/CdF

5.3.1. Собственная люминесценция CaF2 и CdF2 в объемных 169 кристаллах и сверхрешетках

5.3.2. Катодолюминесценция Еи + в сверхрешетках СаF2/ CdF2 175 ВЫВОДЫ к 5 ГЛАВЕ

ГЛАВА 6. КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ СИСТЕМ НА 180 ОСНОВЕ Si02/Si

6.1. Люминесцентные свойства объемного диоксида кремния

6.1.1 Особенности катодолюминесценции объемных образцов диоксида кремния

6.1.2. Катодолюминесценция кварцевого стекла

6.1.3. Влияние гидроксшьных групп на спектры 208 катодолюминесценции аморфного кварцевого стекла

6.1.4. Катодолюминесценция силикагеля, пористого стекла и 212 опала

6.1.5. Катодолюминесценция кристаллической модификации 219 диоксида кремния: альфа - кварца

6.1.6. Влияние примесей металлов на катодолюминесцентные 225 свойства диоксида кремния

6.2. Исследование термических пленок диоксида кремния, 231 выращенных на кремнии по спектрам катодолюминесценции

6.2.1. Методики исследования термических пленок диоксида 231 кремния, выращенных на кремнии

6.2.2. Влияние влажности атмосферы на спектры 234 катодолюминесценции пленок оксида кремния

6.2.3. Особенности катодолюминесценции пленок, 238 выращенных на р-кремнии, активированном бором

6.2.4. Особенности катодолюминесценции пленок, 247 выращенных на п-кремнии, активированном фосфором

6.2.5. Влияние низкотемпературного отжига в атмосфере 255 азота и кислорода на катодолюминесценцию пленок термического окисла

6.2.6. Особенности катодолюминесценции пленок оксида 267 кремния вблизи границы раздела оксидная пленка - атмосфера

6.2.7. Зависимость катодолюминесценции пленок от 269 плотности тока электронов

6.3. Катодолюминесцентные свойства систем на основе SiCVSi с 276 нанокластерами кремния

6.3.1. Катодолюминесценция окисленного пористого кремния

6.3.2. Катодолюминесцентные свойства нестехиометричных 290 окислов кремния

6.3.3. Исследования синтетических опалов, заполненныех 298 кремнием

6.3.4. Модификация оксида кремния электронным пучком

6.4. Катодолюминесцентные свойства ультратонких пленок 318 оксида кремния на кремнии

6.4.1. Катодолюминесценция естественного окисла на 318 кремнии

6.4.2. Особенности катодолюминесценции тонких окислов 331 кремния на слаболегированном кремнии

ВЫВОДЫ К 6 ГЛАВЕ

Актуальность темы.

Метод локальной катодолюминесценции (возбуждение люминесценции электронным пучком) имеет ряд особенностей по сравнению с традиционными оптическими методами исследования. Этот метод характеризуется высокой чувствительностью к изменениям электронной структуры материала (примесным и структурным дефектам), дает возможность исследовать изменение люминесцентных свойств структур и материалов по глубине от 10-20 нм до нескольких микрон, менять уровень накачки возбуждения на несколько порядков. Еще одним достоинством метода является высокая энергия возбуждения люминесценции, во много раз превышающая ширину запрещенной зоны любых широкозонных материалов. Это позволяет исследовать оптические переходы, для возбуждения которых необходима энергия более 6 эВ (область вакуумного ультрафиолета). Кроме того, метод позволяет исследовать процессы передачи энергии возбуждения между высокоэнергетическими состояниями, не возбуждаемыми при фотолюминесценции, исследовать электронную структуру дефектов, являющихся каналами для безызлучательной рекомбинации, энергию активации ловушек (имеющих высокое сечение захвата электронов). Однако для эффективного использования метода катодолюминесценции необходимо понимание процессов, происходящих при торможении электронов в твердом теле, образовании возбужденных состояний и электронно-дырочных пар, механизмов дезактивации ловушечных состояний. Для полупроводниковых материалов и структур на их основе метод катодолюминесценции широко используется, поэтому основы метода хорошо разработаны. Для исследования диэлектрических материалов метод катодолюминесценции используется существенно реже. Это связано с техническими трудностями: необходимостью напыления на поверхность образцов проводящей пленки для стока заряда, локальный нагрев образцов. Кроме того, облучение диэлектриков электронным пучком может привести к захвату возбуждения ловушками, что существенно меняет временные характеристики люминесценции. Эти явления ранее не были изучены. Тем не менее, исследование катодолюминесцентных свойств диэлектрических материалов дает важную информацию об электронной структуре излучательных центров. Возможности метода наиболее ярко проявляются при исследовании диэлектрических материалов, используемых в качестве лазерных кристаллов, люминофоров и сцинтилляторов. К таким материалам относятся оксидные и фторидные кристаллы, активированные редкоземельными ионами. При исследовании этих материалов использование метода катодолюминесценции позволяет идентифицировать и визуализировать распределение активаторов и примесей по образцу с высоким пределом обнаружения, определять валентное состояние ионов, являющихся центрами люминесценции, идентифицировать включения. Эти исследования имеют большое прикладное значение при отработке технологии получения кристаллов с заданными оптическими свойствами.

Особый интерес представляет применение метода катодолюминесценции для исследования многослойных структур с диэлектрическими слоями. Использование метода дает возможность исследовать распределение дефектов по глубине слоев и вблизи границы раздела фаз. Исследование систем на основе 8102/81 методом катодолюминесценции представляет особый интерес. Кремний является основой многих приборов микроэлектроники. В планарных приборных структурах оксид кремния может являться одной из основных частей конструкции, либо выполнять роль защитной пленки. Во всех случаях особенности оксида кремния влияют на качество структуры и срок ее службы. Однако, многие вопросы, касающиеся процессов формирования тонких пленок оксида кремния и качества границы раздела кремний - оксид кремния, оставались не выясненными до настоящего времени. В связи с вышесказанным, применение метода локальной катодолюминесценции при исследовании термических пленок оксида кремния на кремнии и ультратонких пленок оксида кремния, открывает новые возможности в понимании процесса выращивания пленок оксида кремния и формирования границы раздела кремний - оксид кремния. Таким образом, исследование систем на основе 8Ю2/81 имеет фундаментальное и практическое значение.

Все эти аспекты определяют актуальность представленной работы.

Цель работы.

Цель работы - разработка метода катодолюминесценции для исследования широкозонных материалов и наноструктур на их основе, в том числе оксидных и фторидных материалов, активированных редкоземельными ионами и систем на основе БЮг/Зь

Для выполнения поставленной цели были сформулированы конкретные задачи, связанные с разработкой и эффективной реализацией метода исследования — локальной катодолюминесценции для объектов, актуальных с точки зрения физики твердого тела и в прикладном аспекте. Эти задачи состояли в следующем:

1. Создание установки для катодолюминесцентных исследований

2. Разработка физической модели временных зависимостей интенсивности катодолюминесценции и влияния плотности тока электронного пучка при стационарном облучении образца пучком электронов для широкозонных материалов.

3. Разработка физической модели процессов передачи энергии возбуждения, захвата возбуждения ловушками и другими дефектами при облучении широкозонных материалов и структур на их основе высокоэнергетическим пучком электронов.

4. Проведение исследования катодолюминесцентных свойств оксидных и фторидных материалов, активированных редкоземельными ионами, и структур на их основе.

5. Проведение исследования природы полос катодолюминесценции в оксиде кремния и структурах на основе БЮг^ с максимумом излучения в диапазоне 2.0-2.4эВ.

6. Изучение распределения собственных точечных дефектов по глубине термической пленки оксида кремния от поверхности к границе раздела по катодолюминесцентным свойствам, и исследование особенностей границы раздела кремний-оксид кремния в зависимости от типа и степени легирования кремниевой подложки.

7. Проведение исследований катод о люминесценции ультратонких пленок оксида кремния (естественного и химического окисла) образованных на поверхности кремния различного типа и степени легирования, в зависимости от способа подготовки подложки кремния перед началом окисления.

Новизна научных результатов.

Все результаты и выводы работы являются оригинальными. В работе впервые:

- Создана установка для катодолюминесцентных исследований, состоящая из столика для охлаждения образцов до температуры жидкого азота и трех оптических спектрометров, работающих в диапазоне от 1 до 7эВ. Установка предназначена для получения катодолюминесцентных изображений, регистрации спектров катодолюминесценции и исследования временных характеристик полос излучения.

- Предложена физическая модель, объясняющая временные зависимости интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образца электронами. На основе этой модели разработана методика, позволяющая определять содержание ловушек, эффективность захвата возбуждения и энергию активации ловушек в широкозонных диэлектрических материалах.

- Предложена модель, позволяющая определять содержание точечных дефектов в широкозонных материалах по зависимости интенсивности катодолюминесценции от плотности тока электронного пучка.

- Установлено, что полоса катодолюминесценции, проявляющаяся в диапазоне 2,0-2,4 эВ в оксиде кремния, связана с одним из основных собственных дефектов окисла - дефицитом кислорода, при этом спектральное положение и полуширина этой полосы зависят от содержания вакансий кислорода в ближайшем окружении.

- Впервые изучено распределение точечных дефектов по глубине в термическом оксиде кремния методом катодолюминесценции. Показана зависимость качества границы раздела фаз 8Юг/81 от типа проводимости подложки кремния и содержания легирующей примеси.

- Впервые изучена катодолюминесценция ультратонких пленок оксида кремния, показано изменение электронной структуры собственных дефектов на границе раздела 8Ю2/81 в процессе окисления: аморфизация кремния вблизи формирующейся межфазной границы раздела и образование вакансий кислорода в первых слоях окисла.

- Впервые получен спектр излучения иона Ат3+ в широкозонных кристаллах и проведена его интерпретация.

В результате работы было развито новое научное направление -применение метода катодолюминесценции для исследования широкозонных диэлектрических материалов и структур на их основе.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Медленное увеличение интенсивности катодолюминесценции при облучении образца непрерывным электронным пучком обусловлено дезактивацией ловушек на излучательный уровень центра люминесценции, при условии стабильности образца под действием электронного пучка. Скорость увеличения интенсивности катодолюминесценции определяется вероятностью передачи возбуждения с ловушки на излучательный уровень, а относительное изменение интенсивности зависит от количества ловушек.

2. Время нарастания интенсивности катодолюминесценции после начала облучения линейно зависит от плотности тока первичного электронного пучка и эффективности захвата возбуждения излучательным уровнем.

3. Насыщение интенсивности катодолюминесценции от плотности тока первичного электронного пучка при стационарном облучении образца определяется только временем жизни излучательного уровня, а величина интенсивности излучения насыщения зависит от количества центров люминесценции.

4. Центр люминесценции с максимумом излучения 2,0-2,4 эВ в спектре катодолюминесценции оксида кремния связан с одним из основных дефектов оксида — кремниевыми цепочками (кислородными вакансиями), причем положение максимума излучения этой полосы определяется количеством атомов кремния в цепочке.

5. Точечные дефекты распределены по глубине пленок термического диоксида кремния неравномерно. Вблизи границы раздела кремний - оксид кремния концентрируются дефекты, связанные с дефицитом кислорода (двухкоординированный кремний и цепочки кремния). Характер распределения дефектов по глубине пленки и их концентрация вблизи границы раздела зависят от типа проводимости кремния. Пленка на кремнии п типа, характеризуется более высоким содержанием дефектов в первых монослоях окисла вблизи границы раздела, распределение дефектов в основной части пленки равномерно. В пленке, выращенной на кремнии р-типа, вблизи интерфейса формируются цепочки кремния различной длины, вплоть до образования нанокластеров кремния. Содержание этих дефектов тем выше, чем больше содержание бора в подложке кремния. При этом основная часть точечных дефектов в пленке концентрируется в слое толщиной 100-200 нм от границы раздела.

6. При формировании ультратонких слоев оксида кремния на кремнии толщиной не более 20нм (естественный окисел, химический окисел) на поверхности кремния образуется слой, характеризующийся полосой катодолюминесценции с максимумом излучения 1,25-1,4 эВ. Первые монослои окисла кремния характеризуются большим дефицитом кислорода. Это приводит к доминированию в спектрах катодолюминесценции полосы излучения, связанной с собственным дефектом - двухкоординированным кремнием. Кремниевые цепочки и вакансии кислорода проявляются после образовании нескольких монослоев окисла. Чем выше шероховатость поверхности, тем быстрее нарастает окисел, и тем больше его толщина.

Научная и практическая значимость.

Основная научная ценность работы заключается в фундаментальном характере исследованных явлений и установленных закономерностей.

• Полученные в работе результаты углубляют представления об электронной структуре дефектов в широкозонных материалах, о процессах передачи энергии возбуждения между центрами катодолюминесценции и дезактивирующими их дефектами, об электронных ловушках, способствующих заселению излучательных уровней. Исследование природы полос катодолюминесценции, связанных с собственными дефектами в оксиде кремния, расширяет понимание процессов формирования границы раздела оксид кремния - кремний в зависимости от электронного типа кремния и содержания в нем легирующей примеси. Исследование распределения собственных дефектов по глубине оксидных пленок, выращенных на кремнии, углубляет понимание причины распределения заряда в пленках в зависимости от условий их получения и электронного типа проводимости кремния.

• Предложена модель, описывающая зависимости интенсивности катодолюминесценции от тока электронного пучка и времени облучения образца электронами в стационарном режиме. Эта модель позволяет определять энергию активации ловушек и энергетических уровней, приводящих к безызлучательной дезактивации возбужденного уровня. На основании предложенной модели можно оценивать наличие и глубину залегания этих уровней, а также вероятность перехода на них, что очень важно для характеризации излучательных свойств материалов.

• Разработана уникальная система для катодолюминесцентных исследований. Эта система обладает высоким спектральным разрешением (0,1 нм в ультрафиолетовом и видимом диапазоне и 0,2 нм в ближнем инфракрасном диапазоне) и высокой чувствительностью, что позволяет исследовать катодолюминесцентные свойства ультратонких пленок, в том числе естественного окисла на кремнии.

• Разработана методика исследования катодолюминесцентных свойств пленок оксида кремния по глубине, основанная на подготовке косого шлифа с большим углом наклона. Спектры катодолюминесценции регистрируются при энергии электронного пучка 1 кэВ на протяжении всей пленки от интерфейса до поверхности. Разрешение по глубине в этом случае определяется глубиной проникновения электронов (менее Юнм) и углом наклона стравленной пленки. Этот подход позволяет исследовать распределение точечных дефектов по глубине пленки.

• Предложен метод диагностики дефектов в объемных кристаллах оксидов и фторидов, активированных редкоземельными ионами, основанный на диагностике включений по результатам рентгеноспектрального микроанализа и локальной катодолюминесценции. Также метод позволяет исследовать распределение примесей редкоземельных ионов с пределом обнаружения до 10"6 % вес., и определения их валентного состояния по спектрам катодолюминесценции.

Апробация работы.

Результаты работы неоднократно обсуждались на семинарах лаборатории «Диагностики материалов и структур твердотельной электроники» Центра физики наногетероструктур, лаборатории «Диффузии и дефектообразования в полупроводниках» отделения Физики диэлектриков и полупроводников ФТИ им.А.Ф.Иоффе, на заседаниях Ученого совета Отделения физики диэлектриков и полупроводников ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на семинарах кафедр «Физики твердого тела» и «Электроники твердого тела» физического факультета СПбГУ, и на семинарах факультета физики твердого тела Университета г. Росток (Германия).

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских (всесоюзных) и международных конференциях: Международной конференции «Физика диэлектриков» "Диэлектрики-97", Санкт-Петербург, июнь, 1997, "Диэлектрики-2000" Санкт-Петербург, сентябрь, 2000; International Conference Global-2001, Paris, France, 9-13 September, 2001; International Semiconductor Device Research Symposium, Dec. 5-7, Washington, 2001; XIX Российской конференции по электронной микроскопии, июнь 2002 Черноголовка (Россия); III Intern. Conf. On Microelectronics and Computer Science. German-Moldavian Workshop Nanoscience and Nanotechnology. Chisinau, September 26-28, 2002; 11th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence and 2002 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting, September 23-26, 2002, Ghent, Belgium; Seventh International Symposium on Silicon Nitride and Silicon Dioxide Thin Insulating Films, Paris, April 27-May 2, 2003; 203rd Meeting of The Electrochemical Society, Paris, 27 April-2 May, 2003; Seventh International Symposium on Silicon Nitride and Silicon Dioxide Thin Insulating Films Paris, 27 April-2 May, 2003; 9 International conference on the formation of semiconductor interfaces, ICFSI-9, Madrid, September 15-19, 2003; V, VI, VII, VIII и IX International Workshops on Beam Injection Assessment of Microstructures in Semiconductors, (Wulkow, September 1998 (Germany), Fukuoka, 12-16 November, 2000 (Japan), Lille, 25-29 May, 2003 (France), St.Peterburg, 12-16 June, 2006 (Russia), Toledo, 29 June - 4 Jule, 2008 (Spain), Halle, 9-13 Jule, 2010); 8th Actinide Conference, ACTINIDES 2005, University of Manchester, UK, 4-8 July 2005; Gettering and Defect Engineering in semiconductor Technology (XI (GADEST 2005); Giens, September 25-30, 2005, (France), XII (GADEST 2007), October 14-19, 2007, Erice, Italy); Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования РЭМ 2007 (4-7 июня, 2007, Черноголовка, Россия.).

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает персональный вклад автора в опубликованные работы. Вклад автора в выбор направлений исследований, постановку задач, планирование и проведение эксперимента и полученные в работе результаты был определяющим.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы из 112 наименований, и изложена на 374 страницах машинописного текста, включая 455 рисунков и 100 таблиц.

основные результаты и выводы работы

1. Метод локальной катодолюминесценции позволяет исследовать в различных материалах и структурах природу дефектов, их концентрацию, определять энергию активации ловушек и уровней дефектов, способствующих безызлучательной дезактивации центров люминесценции. Кроме того, применение этого метода дает возможность исследовать пространственное распределение дефектов по поверхности и по глубине образцов.

2. Исследованы процессы медленного изменения интенсивности катодолюминесценции при стационарном облучении образца электронным пучком. Рассмотрены процессы, приводящие к затуханию интенсивности катодолюминесценции в результате облучения образцов непрерывным пучком электронов. Показано, что медленное разгорание интенсивности катодолюминесценции может осуществляется за счет ловушек, дезактивация которых способствует росту заселенности излучательных уровней центров люминесценции.

3. Возможность менять удельную мощность возбуждения катодолюминесценции позволяет насыщать излучательные уровни энергии точечных центров, что, в свою очередь, позволяет оценить количество центров катодолюминесценции, выход катодолюминесценции, вероятности процессов передачи энергии между излучательными центрам

4. Метод локальной катодолюминесценции, совместно с другими электронно-зондовыми методами, использовался для исследования оксидных и фторидных кристаллов. Применение метода позволило исследовать распределение примесей и активаторов в кристаллах, идентифицировать включения, определить валентное состояние центра люминесценции, оценить содержание центров люминесценции и эффективность катодолюминесценции.

5. Исследование като до люминесцентных свойств объемных образцов диоксида кремния, термических пленок и ультратонких пленок диоксида кремния подтвердили, что полоса излучения 2,0-2,4эВ в оксиде кремния связана с собственным дефектом — вакансией кислорода; ее спектральное положение и полуширина зависят от количества вакансий и длины связи Si—Si.

6. Подложка р - кремния вблизи границы раздела оксид кремния — кремний относительно меньше легирована, по сравнению с п -кремнием. В спектрах катодолюминесценции излучение р - кремния характеризуется большей относительной интенсивностью (на 30%отн.), меньшим сдвигом в синюю сторону основного пика люминесценции (1.26эВ и 1,30эВ соответственно) и меньшей относительной интенсивностью крыла с максимумом интенсивности 1,4 эВ. Из этого следует, что ширина запрещенной зоны кремниевой подложки вблизи интерфейса у р — кремния уже (из-за меньшего содержание активатора), чем у п — кремния. Интенсивность крыла с максимумом излучения 1.4 эВ и 1,7 эВ для обеих подложек примерно одинаковы.

7. Естественные окислы, образовавшиеся на подложках р и п — кремния характеризуются широкой полосой катодолюминесценции, являющейся суперпозицией полос 2,2 и 2,6 эВ. При этом в окисле, выросшем на п - кремнии доминирует дефект двухкоординированного кремния (Si=Si), тогда как в окисле, выросшем на р — кремнии наиболее интенсивна полоса, связанная с излучением дефекта (Si—Si).

8. Относительная интенсивность катодолюминесценции естественного окисла, выросшего на кремнии р типа тем интенсивнее, чем выше содержание бора в подложке. При этом увеличивается относительная доля полосы 2.2 эВ. Эту зависимость можно объяснить увеличением содержания бора в окисле, при этом бор преимущественно занимает позицию кремния. В связи с тем, что бор имеет валентное состояние 3+, то увеличение его содержания может приводить к росту дефицита кислорода и формированию связей (Si—Si). Одновременно с этим, может расти относительное количество кислородных дефектов типа немостикового кислорода (Si-O).

9. Относительная интенсивность катод олюминесценции естественных окислов, выращенных на кремнии п - типа уменьшается с ростом активатора в подложке. Это связано с тем, что фосфор из подложки также участвует в процессе окисления (он имеет стабильное валентное состояние 5) и кислородные дефекты типа немостикового кислорода (Si-O) не формируются на границе раздела. Уменьшение содержание фосфора способствует более активному формированию кремниевых дефектов типа двухкоординированного кремния (Si=Si) и (Si-Si). С увеличением толщины окисла распределение точечных дефектов в окисле становится равномерным.

10. Облучение образцов пучком электронов может приводить к необратимым процессам, связанным с образованием дефектов. Причина этих изменений связана с локальным нагревом облучаемой области. Наиболее подвержены таким изменениям образцы с низкой теплопроводностью. В связи с этим, при выборе условий эксперимента важно, в первую очередь, учитывать плотность тока электронного пучка. Увеличение энергии, как правило, приводит к увеличению области торможения электронов в образце, и, соответственно, к уменьшению удельной мощности возбуждения образца. В связи с этим, необратимые процессы в образце возникают чаще при небольших энергиях, но высокой плотности тока электронного пучка.

1. Goldstein J.I., Newberry D.E., Echlin P., Joy D.C., Lyman C.E., Lifshin E., Sawyer L., Michael J.R. Scanning Electron Microscopy and X-ray microanalysis. N.Y.Dordrecht, London, Moscow, Kluwer, Academic.Plenum Publishers, 2003. 457 p.

2. Скотт В., Лава Г. Количественный электронно-зондовый микроанализ. М., Мир, 1986, 353с.

3. Конников С.Г., Сидоров А.Ф. Элекгронно-зондовые методы исследования полупроводниковых материалов и приборов. М., Энергия, 1978, 135с.

4. Электронный архив http:// www.ioffe.rssi.ru/ES/.

5. Бакалейников Л.А., Заморянская М.В., Колесникова Е.В., Соколов В.И., Флегонтова Е.Ю. Модификация диоксида кремния электронным пучком // ФТТ, 2004, Т.46, N6, С. 1018-1023.

6. Edwards P.R., Martin R.W., Cathodoluminescence nano-characterization of semiconductors //Semicond. Sci. Technol., 2011, V. 26, P. 5-64

7. Спивак Г.В., Петров В.И., Антошин M.К. Локальная катодолюминесценция и ее возможности для исследования зонной структуры твердых тел //УФН, 1986, Т. 148, С. 689-717.

8. Петров В.И. Катодолюминесценция полупроводников в узких электронных пучках в сканирующем электронном микроскопе //Соровский образовательный журнал, 1997, Т. 10, С. 126-132.

9. Заморянская М.В., Конников С.Г., Заморянский А.Н. Высокочувствительная система для катодолюминесцентныхисследований к электронно-зондовому микроанализатору «КАМЕБАКС» // Приборы и техника эксперимента, 2004, №3, стр. 1-8

10. Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов. JI. Машиностроение, 1975, 312с.

11. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М. «Наука», 1979, 478 с.13. «Физические величины»/ Справочник, под редакцией И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова, Москва, Энергоатомиздат, 1991, с.794

12. Русалева А.В., Соломонов В.И. Роль ионов Се2+ в люминесценции фторида церия // ФТТ, 2005, Т. 47, В.8, С. 1432-1434

13. Гайдук М.И., Золин В.Ф. Гайгерова JI.C. Спектры люминесценции европия. М.Наука, 1974

14. Саундерс Д., Даниельс Ф., Бойд Ч. Термолюминесценция как средство научного исследования//УФН, 1953, В.51 С.271-285

15. Ricci Р. С., Carbonaro С. М., Corpino R., Cannas С. Optical and Structural Characterization of Terbium-Doped YiSiOs Phosphor Particles // J.Phys. Chem. C, 2011, V.l 15 (33), P. 16630-16636

16. Каминский А. А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов, Москва «Наука» 1986, с.272

17. Азаматов З.Т., Арсеньев П.А. Багдасаров Х.С. Дефекты в материалах квантовой электроники. Ташкент «ФАН» 1991, с.258

18. Gruber J.B., Hills М.Е., Allik Т.Н. Jayasankar С.К., Quagliano J.R., Richardson F.S. Comparative analysis ofNd3+(4f3) energy levels in four garnet host// Phys.Rev.B, 1990, p.7999-8012/

19. Заморянская M.B. Катодолюминесцентные спектры редкоземельных ионов в иттроалюминиевом гранате и их концентрационная зависимость // Оптика и спектроскопия, 1993, Т.75, В.4, с.805-811

20. Заморянская М.В., Вальтере А.Я. Влияние мощности возбуждения на спектры катодолюминесценции РЗИ в оксидных кристаллах// Оптика и спектроскопия, 1994, Т.76, В.4, С.612-616

21. Денисов A.JL, Жариков Е.В., Зубенко Д.А., Ногинов М.А., Калитин С.П. Смирнов В.А., Щербаков И.А. Примесное тушение люминесценции ионов эрбия в лазерных кристаллах иттрий-скандиево-галлиевого граната // ЖПС, 1990, Т.53, В.5, С.843-845

22. Kurtz R., Fathe L, Machan J «Vultiple-Wavelenth basing of (Erbium, Holmium) // Tunable Solid State Lasers. Thechnical Digest. Washington, 1989, P.224-266

23. Huber G., DuCrzynski E.W., Petermann K. // IEEE Journal of Quantum Elektronics, 1988, V.24, N3, P.920-923

24. Noginov M.A., Smirnov V.A., Shchbacov I.A. // Optikal and Quantum Electronics, 1990, V.22, №8, p.952-958

25. Лодиз P., Паркер P., Рост монокристаллов» МИР, Москва, 1974, с.539.

26. Б.М.Антипенко, Ю.В.Томашевич Параметры интенсивности для Er3+, Но3+, Тт3+ в кристалле иттрий-алюминиевого граната// Оптика и спектроскопия, 1978, Т.44, В.2, С. 272-275

27. Антипенко Б.М., Глебов, Т.И., Киселева В.А., Письменный В.А. Преобразование поглощенной энергии в кристаллах //Оптика и спектроскопия, 1988, Т.64, В.2, С. 373-377

28. Антипенко Б.М., Бурченков В. А., Глебов A.C., Киселева Т.И., Никитечев A.A., Письменный В.А. Спектроскопиялазерных кристаллов YAGCr+Tm+Но» //Оптика и спектроскопия, 1988, Т.64, В.6, С. 1295-1298

29. Reddy M.V.R., Kumar J.S. Reddy K.N. Rao U.V.S. Dielectric Properties of Na(Y,Gd)F4 Thin Films// Phys.Status Solidi A, 1987, V.102, N.l, P. 321-326

30. Killiaan H.S., Kotte J.F.A.K, Blasse G, Energy Transfer in the Luminescent System Na(Y,Gd)F4 :Ce, Tb // J.Electrochem. Sol. 1987, V.134, N.9, P. 2359-2364

31. Reddy M.V.R., Pandaraiah N, Rao U.V.S. Effect of Gadolinium Concentration of Thermoluminescence of Deformed NaYF4 Phosphors //J.Mater. Sci.Lett. 1987, V.6, N.9, P. 1115-1116

32. Chou H., Albers P., Cassanho A., Jenssen H.P. CW Tunable Laser Emittion of Nd : Na0;4Y0;6F2,2 H Springer Series in Optical Sciences, 1986, V.52, P.322-327

33. Федоров П.П., Павлова Л.П., Бондарева О.С. Флюоритоподобные фазы в системах NaF-RF3 (R=Dy, Но, Er, Tm, Yb, Lu)// Тез.докл. IX Всесоюз.симпоз. по химии неорганических фторидов. Череповец, 1990, С.334.

34. А.А.Каминский «Лазерные кристаллы» Москва «Наука» 1975, 256с.

35. Cockayne В., Plant J.S., Clay R.A. /Я. Crystal Growth, 1981, V.54, P.407.

36. Linz A., Gabbe D.R. //Proc. I Intrn. Conf., La Jolla, Calif., 1984, p.115-112

37. Halmer A.L., Linz A., Gabbe D.R., Gillespie L., Janney C.M., Sharp E. 11 Bull. Am. Phys. Soc. 1967, V.12, p. 1068

38. Chicklis E.P., Neiman C.S., Folweiler R.C., Gabbe D.R., Jennsen H.P., Linz A. //Appl.Phys.Lett., 1971, V.19, P.119

39. Sharp E.G., Horrowitz D.J., Miller J.E.// J.Appl.Phys., 1973, V.44, P.5399

40. Sharp E.G., Horrowitz D.J., Miller J.E.// J.Appl.Phys., 1973, V.44, P.5399

41. Abell J.S., Harris I.R, Cockayance В., Plant J.G.// J.ater. Sci., 1976, V.l 1, P.1807.

42. Shand W.A.// Crystal Growth, 1969, V.5, P. 143

43. Иванова И.А., Морозов A.M., Петрова M.A., Подколзина И.Г., Фиофилов Ф.Ф. //Изв. АН СССР, неорганические матер., 1975, Т. 11, С. 2175

44. Федоров П.П. // Журнал неорганической химии. 1999, Т.44, С.1792

45. Федоров П.П., Медведева Л.Б., Соболев Б.П. // Журнал физ. Химии, 2002, Т.76. С.410

46. Непомнящих А.И., Раджабов Е.А., Егранов А.В. Центры окраски и люминесценция кристаллов LiF, Наука, Сибирское отделение, 1984, 112с.

47. Ткачук A.M. , Полетимова А.В., Петрова М.А. и др. //Оптика и Спектроскопия. 1991. Т.70. С.1230

48. Заморянская М.В., Письменный В.А // Неорганические материалы, 2000, Т.36, N6, С.749-753

49. Misiak L., Kolajszak М., Subotowicz М. //Phys. Stat. Solid (a), 1986, V.97. P.353

50. Harris J.R., Safi H., Smith N.A., Altunlas M., Cockayne В., Plant J.G.// J .Mater. Sci, 1983, V.18, P.1235

51. Agladze N.I., Popova M.N., Zhizhin G.N. et al. // Phys. Rev. Lett. 1991. V.66. P. 477

52. РеутЕ.Г. //Изв. АН СССР. Сер. физ. 1973. Т.43. С.1186

53. Schowalter L.J., Fathauer R.W. // CRC Crit.Rev. Solid State Mater.Sci 1989, V.15, P.546

54. Khilko A.Yu., Gastev S.V., Kyutt R.N., Sokolov N.S., Zamoryanskaya M.V. Structural and luminescence studies of CdF2-CaF2 superlattices on Si(l 11) // Appl.Surf.Sci, 1998, V. 123/124, P. 595-598

55. Гавриленко В.И., Грехов A.M., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г. Оптические свойства полупроводников, Киев, Наукова думка, 1987, 608с.

56. Колобов Н.А. Основы технологии электронных приборов М. Высшая школа, 1980, 288 с.

57. Гриценко В.А. Строение и электронная структура аморфных диэлектриков в кремниевых МДП структурах// Новосибирск, 1993, 280 с.

58. Репникова Е.А, Алешина Л.А, Гуртов В.А, Фофанов А.Д. Ближний порядок и микропористость в термических и пиролитических слоях двуокиси кремния.// Петрозаводск, 1987-Деп. в ВИНИТИ 12.08.87,№8301-В87

59. Skuja L.N., Silin A.R. A model for the non-bridging oxygen center in fused silica // Phisica Status Solidi (a)., 1982., V. 70, issue 1, pp 4349

60. Fitting H.-J., Barfels Т., Trukhin A.N., Schmidt В., Gulans A., Von Czarnovski A., //Journal of Non-Crystalline Solids, 2002, V.303, P.218-231

61. Трухин A.H., Силинь A.P., Закис Ю.Р. Собственная люминесценция кристаллов и стекол диоксида кремния //Трудыинститута физики, Академия наук Эстонии, Тарту, 1989, т.63, стр. 93105

62. Skuja L.N., Streletsky A.N., Pakovich А.В. A New Intrinsic Defect In Amorphous Si02: Twofold Coordinated Silicon// Solid State Communication, 1984, V.50, № 12, P.1069

63. Gee C.M, Kastner M,// Journal of Non-Crystalline Solids, 1980, P.557-586

64. Бобышев А.А. и Радциг В.А. //Физика и химия стекла, 1988, Т. 14, № 4 стр. 501-507

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

66. Takagahara Т., Takeda К. Theory of quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect-gap materials// Phys. Rev. B, 1992, Vol.46, N23, P.15578-15581.

67. Delerue C., Allan G., Lannoo M. C. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon // Phys. Rev. B, 1993, V.48, N15, P.11024-11036.

68. Delerue C., Allan G., Lannoo M. Nature of luminescent surface states of semiconductor nanocrystallites // Phys. Rev. Lett, 1996, V.76, N16, P. 2961-2964.

69. Ogut S., Chelikowsky J.R., Louie S.G. Quantum confinement and optical gaps in Si nanocrystals // Phys. Rev. Lett, 1997, V.79, N9, P.1770-1773.

70. Ranjan V., Kapoor M., Singh V.A. The band gap in silicon nanocrystallites // J. Phys.: Condens. Matter, 2002, V.14, P.6647-6655.

71. Delerue C., Lannoo M., Allan G. Excitonic and quasiparticle gaps in Si nanocrystals// Phys. Rev. Lett, 2000, V.84, N11, P.2457-2460.

72. Ledoux G. Gong J., Huisken F. Guillois O., Reynaud C. Photoluminescence of size-separated silicon nanocrystals: Confirmation of quantum confinement// Appl. Phys. Lett. 2002, V.80, N25, P.4834-4836.

73. Takeoka S., Fujii M., Hay ash S. Size-dependent photoluminescence from surface-oxidized Si nanocrystals in a weak confinement regime // Phys. Rev. B, 2000, V.62, N24, P.16820-16825.

74. Hybertsen, M.S. Absorption and emission of light in nanoscale silicon structures // Phys. Rev. Lett, 1994, V.72, N10, P.1514-1517.

75. Wolkin M.V., Jorne J., Fauchet P.M., Allan G., Delerue C. Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen // Phys. Rev. Lett, 1999, V.82, N1, P. 197-200.

76. Puzder A.,. Williamson A.J, Grossman J.C.,Galli G. Surface control of optical properties in silicon nanoclusters // J. Chem. Phys, 2002, V.l 17, N14, P.6721-6729.

77. Bettotti P., Cazzanelli M., Dal Negro L., Danese B., Gaburro Z., Oton C.J., Vijaya Prakash G., Pavesi L. Silicon nanostructures for photonics //J. Phys.: Condens. Matter, 2002, V.14, P.8253-8281.

78. Schuppler S. et al. Size, shape, and composition of luminescent species in oxidized Si nanocrystals and Hpassivated porous Si // Phys. Rev. B, 1995, V.52, N7, P.4910-4925.

79. Ledoux G., Gong J., Huisken F., Guillois O., Reynaud C. Photoluminescence of size-separated silicon nanocrystals: Confirmation of quantum confinement // Appl. Phys. Lett, 2002, V.80, V25, P.4834-4836.

80. Zacharias M., Heitmann J., Scholz R., Kahler U., Schmidt M., Biasing J. Size-controlled highly luminescent silicon nanocrystals: A

81. Si0/Si02 superlattice approach» // Appl. Phys. Lett, 2002, Vol.80, №4, P.661-663.

82. Kanemitsu Y., Okamoto S. Resonantly excited photoluminescence from porous silicon: Effects of surface oxidation on resonant luminescence spectra // Phys. Rev. B, 1997. V.56, N4, P.R1696-R1699.

83. Porteanu H.E., Lifshitz E., Dittrich Th., Petrova-Koch V. Sidebands in nontunable photoluminescence of Si+-implanted Si02 // Phys. Rev. B, 1999, V.60, N23, P.15538- 15541.

84. Kovalev D., Heckler H., Ben-Chorin M., Polisski G., Schwartzkopff M., Koch F. Breakdown of the k-Conservation Rule in Si Nanocrystals //Phys. Rev. Lett, 1998, V.81, N13. P.2803-2806.

85. Kanemitsu Y., Shimizu N., Komoda T., Hemment P.L.F., Sealy B.J. Photoluminescent spectrum and dynamics of Si+-ion-implanted and thermally annealed Si02 glasses // Phys. Rev. B, 1996, V.54, V.20, P.14329-14332.

86. Herrmann U., Dunken H.H., Wendler E., Wesch W. Simulation of IR and VIS-NIR spectra of Si+ implanted Si02 glass // Journal of Non-Crystalline Solids, 1996, V. 204, N.3, P. 273-281

87. Заморянская М. В., Конников С.Г., Заморянский А.Н. Высокочувствительная система для катодолюминисцентных исследований к электронно-зондовому микроанализатору КАМЕБАКС. //Приборы и техника эксперимента, 2004, №.3 С. 1-8

88. Капауа К, Okayama S. Penetration and energy-loss theory of electrons in solid targets // J. Phys. D., 1972, V.5, № 1, P.43-58.

89. Fan M, der Weg W.F, Fan Tol M.V. Saturation effects of cathodoluminescence in rare-earth activated epitaxial Y3AI5O12 layers//J. Appl.Phys.Lett, 1981, V.63-64, P.333

90. Zamoryanskaya M.V. Cathodoluminescence of SiCVSi system. // Solid State Phenomena, 2010, V. 156-158, P. 487-492

91. Томас Г., Гориндж М.Дж. Просвечивающая электронная микроскопия материалов, Наука, 1983, стр. 11-64, 120-190, 275-281 (345 стр.)

92. Takeguchi М., Furuya К., Yoshinara К. Structure Study of Si Nanocrystals Formed by Electron-Induced Reduction of Si02 at High Temperature //Japn. J. Appl. Phys. 1999, 38, 12B, P.7140-7143

93. Обыден С.К., Перловский Г.А., Сапарин Г.В., Попов С.И. Исследование температурных полей, наводимых в образцах нитрида галлия электронным зондом // Известия Академии Наук СССР, Сер. Физ. 1984, Т.48, №12, С.2374

94. Palik E.D. Handbook of optical constants of solids, New York, 1985, P.280

95. Ding Z.-J. and Shimizu R. Inelastic collision of kV electrons in solids .// Surf. Sci, 1989, V.222, P.313-331

96. Бакалейников JI. А., Галактинов E.B., Третьяков В.В., Троп Э.А. Расчет теплового воздействия электронного зонда на образец нитрида галлия // ФТТ, 2001 Т.43 В.5 С. 779-785

97. Hu Jing Zhu, Merkle Larry D, Memoni C.S, Spain I.L. Crystal data for high-pressure phases of silicon // Psys. Rev. B, 1986, V.34, N.7, P. 4679-4684

98. Куликов П. А. Термическая диссоциация соединений, Металлургия, Москва, 1969, 573 стр.

99. Тутов Е.А, Павленко М.Н., Протасова И.В. Кашкаров В.М., Взаимодействие пористого кремния с водой: хемографический эффект // Письма ЖТФ, 2002, Т.28, В. 17, стр.45-50

100. Малкович Р.Ш. Математика диффузии в полупроводниках, Санкт-Петербург, 1999, 390 стр.

101. Лифшиц И.М., Слезов B.B. О кинетике распада пересыщенных твердых растворов // ЖЭТФ, 1958, Т.35, №8, Р.479-492.

102. Strobel М., Heinig К.-Н., Moller W. Three-dimensional domain growth on the size scale of the capillary length: Effective growth exponent and comparative atomistic and mean-field simulations // Phys. Rev. B, 2001, V.64, P.245-422.

103. Лейер А.Ф., Сафронов Л.Н., Качурин Г.А. Моделирование формирования нанопреципитатов в Si02, содержащем избыточный кремний//ФТП, 1999, Т.ЗЗ, №4, С.389-394.

104. Голубев В.Г., Кособукин В. А., Курдюков Д.А., Медведев А.В., Певцов А.Б. Фотонные кристаллы с перестраиваемой запрещенной зоной на основе заполненных и инвертированных композитов опал—кремни // ФТП, 2001, Т 35, В. 6, стр.2707-710

105. Заморянская М.В., Иванова Е.В., Ситникова А.А. Исследование процесса формирования наноразмерных кластеровкремния в диоксиде кремния при облучении электронным пучком //ФТТ, 2011, Т.53, В.7, С. 1399-1405

106. СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

107. Заморянская М.В. Катодолюминесцентные спектры редкоземельных ионов в иттроалюминиевом гранате и их концентрационная зависимость. //Оптика и спектроскопия, 1993, Т.75, №4, С. 805-811.

108. Заморянская М.В., Вальтере А.Я., Влияние мощности возбуждения на спектры катодолюминесценции РЗИ в оксидных кристаллах. //Оптика и спектроскопия, 1994, Т.76, №.4, С. 612-616.

109. Заморянская М.В., Петрова М.А., Коровкин A.M. Исследование дефектов состава и катодолюминесцентных свойств кристаллов Y2SiOs, легированных ТЬ, Се //Неорганические материалы, 1996, Т.32, №.5, С. 593-596.

110. Заморянская М.В., М.А.Петрова М.А., Семенова Т.С. Исследование состава и катодолюминесценции кристаллов некоторых двойных фторидов, активированных редкоземельными ионами, //Неорганические материалы, 1998, Т.34, №6, С. 752-757.

111. Zamoryanskaya M.V., Khilko A.Yu., Gastev S.V., Kyutt R.N., SokolovN.S. Structural and luminescence studies of CdF2-CaF2 superlattices on Si(lll) //Applied .Surface Science, 1998, V.123/124, P. 595-598.

112. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., Sitnikova A.A., Konnikov C.G., Cathodoluminescence Study of Defect Distribution at Different Depths in Films Si02/Si //Solid State Phenomena, 1998, V.63-64, P. 237-241.

113. Заморянская M.B., Соколов В.И., Исследование структуры пленок термического окисла на кремнии методом катодолюминесценции //Физика твердого тела, 1998, Т.40, № И, С. 1984-1989.

114. Burakov В.Е., Anderson Е.В., Knecht D.A., Zamoryanskaya M.V., Strykanova E.E., Yagovkina M.A. Synthesis of garnet/perovskite-based ceramic for the immobiluzation of Pu-residue wastes //Material Research

115. Society, Symp.Proc.Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXII,1999, V. 556, P. 55-62

116. Sokolov N.S., Gastev S.V., Khilko A.Yu., Kyutt R.N., Suturin S.M., Zamoryanskaya M.V. CdF2-CaF2 superlattices on Si(l 1 1): MBE growth, structural and luminescence studies //Journal of Crystal Growth, 1999, V. 201, P. 1053-1056

117. Способ получения кремниевых наноструктур/ Богомолов В.Н., Заморянская М.В., Соколов В.И. (ФТИ им.А.ф.Иоффе). №2153208 Заявл. 19.07.1999) // Изобретения (Заявки и патенты) 2000.

118. Заморянская М.В. Письменный В.А., Возможности диагностики дефектов ИАГ, легированного неодимом, методом локальной катодолюминесценции //Неорганические материалы, 2000, Т.36, № 6, С. 749-753

119. Заморянская М.В., Бураков Б.Е., Исследование катодолюминесценции кристаллических фаз в образцах керамики на основе Zr02-Si02-Ce02, //Неорганические материалы, 2000, Т.36, №8 С. 1011-1015

120. Banshchikov A.G., Gastev S.V., Ichida M., Nakamura A., Ofuchi H., Sokolov N.S., Tabuchi M., Zamoryanskaya M.V. Luminescence spectra and structure of novel MnF2 heterostructures // Journal of Luminescence, 2000, V. 87, P. 519-521.

121. Díaz-Guerra С., Piqueras J., Golubev V.G., Kurdyukov D.A., Pevtsov A.B., Zamoryanskaya M.V. Scanning tunneling spectroscopy study of silicon and platinum assemblies in an opal matrix// Applied Physics Letters2000, V. 77 (20), P. 3194-3196.

122. Diaz-Guerra С. Kurdyukov D.A., Piqueras J., Sokolov V.I., Zamoryanskaya M.V. Defect and nanocrystal cathodoluminescence of synthetic opals infilled with Si and Pt //Journal of Applied Physics, 2001, V. 89, N .5, P. 2720-2726.

123. Богомолов B.H., Гуревич С. А., Заморянская M.B., Соколов В.И., Ситникова А.А., Смирнова И., Образование нанокластеров кремния при модификации силикатной матрицы электронным пучком" //Физика твердого тела, 2001, №2, с. 357-35

124. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., Sytnikova A.A. Formation of silicon nanoclusters in silicon oxide using an electron beam //Solid State Phenomena, 2001, V. 78-79 , P. 349-356

125. Burakov B.E., Hanchar J.M., Zamoryanskaya M.V., Garbuzov V.M., Zirlin V.A. Synthesis and investigation of Pu-doped single crystal zircon, (Zr, Pu)Si04 //Radiochimica Acta 2002, V. 90 (2), P. 95-97.

126. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I. Silicon nanoclusters in thermal oxide films on silicon Diffusion and Defect Data //Solid State Phenomena, 2002, V. 82-84, P. 613-616.

127. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I. Formation and Cathodoluminescence of Silicon Nanoclusters in Silica //Material Research Society Symposia Proceeding. 2003, V. 737, P. 481-487.

128. Заморянская М.В., Петрова М.А., Егоров В.Ю. Исследование фазовых и структурных особенностей кристаллов LiYF4 локальными методами //Журнал неорганической химии, 2003, Т. 48, № 8, С. 13721380

129. Zamoryanskaya M.V., Hanchar J.M., Burakov B.E., Garbuzov V.M. Cathodoluminescence of Am3+ in zircon, (Zr,Pu,.)SiO 4, and garnet, (Y,Gd,.)3(Al,Ga,.)50i2 // Materials Research Society Symposium -Proceedings, 2003, V. 757, P. 309-314.

130. Бакалейников JI.А., Заморянская M.B., Колесникова E.B., Соколов В.И., Флегонтова Е.Ю Модификация диоксида кремния электронным пучком, //ФТТ, 2004, Т. 46, N 6, Р. 989-994.

131. Астрова Е.В., Боровинская Т.Н., Петрова Т.С., Заморянская М.В. Кварцевые микротрубки на основе макропористого кремния// Физика и Техника полупроводников, 2004, Т. 38, № .9, С. 1121-1124.

132. Nazarov M.V., Jeon D.Y., Kang J.H., Popovici E.-J., Muresan L.E., Zamoryanskaya M.V., Tsukerblat B.S. Luminescence properties of europium-terbium double activated calcium tungstate phosphor // Solid State Communications, 2004, V. 131 (5), P. 307-311.

133. Заморянская М.В., Конников С.Г., Заморянский А.Н. Высокочувствительная система для катодолюминесцентных исследований к электронно-зондовому микроанализатору «КАМЕБАКС» //Приборы и техника эксперимента, 2004, №3, С. 1-8

134. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., Plotnikov V. Cathodoluminescence study of Si/Si02 interface structure //Applied Surface Science, 2004, V. 234, P. 214-217.

135. Fitting H.J., Ziems Т., Roushdey Salh, Zamoryanskaya M.V., Kolesnikova E.V., Schmidt В., A. von Czarnowski. Cathodoluminescence of wet, dry and hydrogen-implanted //Journal of Non-Crystalline Solids, 2005, V. 351, P. 2251-2262.

136. Geisler Т., Burakov В., Yagovkina M., Garbuzov V., Zamoryanskaya M., Zirlin V., Nikolaeva L. Structural recovery of self-irradiated natural and Pu-doped zircon in an acidic solution at 175°C //Journal of Nuclear Materials, 2005, V. 336 (1), P. 22-30

137. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I., The employment of cathodoluminescent method for characterization of silicon oxide-silicon interface //Solid State Phenomena, 2005, V. 108-109 , P. 649-654.

138. Kolesnikova E.V., A.A.Sitnikova, Sokolov V.I., Zamoryanskaya .V. Modification of silicon oxide by high energy electron beam //Solid State Phenomena, 2005, V. 108-109, P. 729-734.

139. Astrova E.V., Borovinskaya T.N., Perova Т., Zamoryanskaya M.V. Silica micro tubes formed during the patterning of oxidized macroporous silicon // Physica Status Solidi C: Conferences, 2005, V. 2, N. 9, P. 3213-3217.

140. Roushdey Salh, A. von Czarnowski, Zamoryanskaya M.V., Kolesnikova E.V. Fitting H.J., Cathodoluminescence of SiOx under-stoichiometric silica layers, //Phys.stat.sol. (a), 2006, V. 203, N. 8, P. 20492057.

141. Zamoryanskaya M.V., V.I.Sokolov., Cathodoluminescent study of silicon oxide/silicon interface» //Semiconductors, N4, P. 475-481, 2007

142. Roushdey Salh, LenaFitting, Kolesnikova E. V., Sitnikova A. A., Zamoryanskaya M. V., Schmidt В., Fitting H.-J. Si and Ge Nanocluster Formation in Silica Matrix, //Semiconductors, 2007, N. 4, P. 530-534.

143. Trofimov A.N., Petrova M.A., Zamoryanskaya M.V. Cathodoluminescence properties of yttrium alluminium garnet doped with Eu2+ and Eu3+ ions//Semiconductors, 2007, V. 41, N 5, P. 397-403.

144. Zamoryanskaya M.V., Sokolov V.I. Characterization of SiCVSi Interface by Cathodoluminescent Method //Solid State Phenomena, 2008, V.131-133, P. 629-635.

145. Zamoryanskaya M.V., Konnikov S.G. Local Cathodoluminescence study of the semiconductors and nanostructures //Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2008, V.19, supplement 1, S363-365.

146. Заморянская M.B., Конников С.Г. Новые возможности рентгеноспектрального микроанализа и локальной катодолюминесценции для диагностики многослойных структур и наноматериалов //Заводская лаборатория, 2008, Т. 74, специальный выпуск, С. 62-66.

147. Бакалейников JIA; Домрачева Я.В., Заморянская М.В; Колесникова Е.В., Попова Т.Б., Флегонтова Е.Ф. Послойный рентгеноспектральный микроанализ полупроводниковых структур методом вариации энергии электронного зонда //ФТП, 2009, Т.43, N. 4, С. 568-573.

148. Zamoryanskaya M.V. Cathodoluminescence of SiCVSi system //Solid State Phenomena, 2010, V.156-158, P.487-492.

149. H.-J Fitting H.-J, Fitting Kourkoutis L., Salh R., Kolesnikova E.V., Zamoryanskaya M.V., A.von Czarnowski, Schmidt B. Silicon Cluster Aggregation in Silica Layers // Solid State Phenomena, 2009, V.156-158, P. 528-533.

150. Salh R., Fitting Kourkoutis L., Zamoryanskaya M.V., Schmidt В., Fitting H.-J. Ion implantation and cluster formation in silica// Superlattices and Microstructures, 2009, V. 45, P. 362-368.

151. Kolesnikova E.V., Zamoryanskaya M.V. Silicon nanoclusters formation in silicon dioxide by high power density electron beam// Physica B: Condensed Matter, 2009, V. 404, P. 4653-4656.

152. Носов Ю.Г; Бахолдин С.И., Крымов В.M., Заморянская М.В., Колесникова Е.В., Домрачева Я.В. Тонкая структура граней и дефектность приповерхностных слоев профилированных кристаллов сапфира // Изв. РАН, сер. физ., 2009, Т. 73, № 10, С. 1429-1435.

153. Fitting H.-J., Kourkoutis L.F., Salh R., Zamoryanskaya M.V., Schmidt В. Silicon nanocluster aggregation in Si02:Si layers //Physica Status Solidi (A), Applications and Materials, 2010, V. 207, P. 117-123.

154. Заморянская М.В., Иванова E.B, Ситникова A.A. Исследование процесса формирования наноразмерных кластеров кремния в диоксиде кремния при облучении электронным пучком// ФТТ, 2011, Т.53, № 7, С. 1399-1405.