Люминесцентные свойства имплантированных пленок SiO2 с квантовыми точками тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи 005051Л.*

Бунтов Евгений Александрович

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ПЛЕНОК 8Ю2 С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ

. Специальность 01.04.07 — Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

г 8 ФЕВ 2013

Екатеринбург 2013

005050112

Работа выполнена на кафедре «Физические методы и приборы контроля качества» физико-технологического института ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор,

Кортов Всеволод Семенович

Научный консультант: кандидат технических наук,

доцент,

Зацепин Анатолий Федорович Официальные Арбузов Валерий Иванович,

Ведущая организация: Институт электрофизики Уральского отделения

Защита состоится 15 февраля 2013 года в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.02, созданный на базе ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19 (5-й учебный корпус), аудитория I главного учебного корпуса (зал Ученого совета)

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГАОУ ВПО "УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"

Автореферат разослан_января 2013 г.

оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор, начальник лаборатории НИТИОМ ВНЦ «ГОИ им. С. И. Вавилова»

Огородников Игорь Николаевич, доктор физико- математических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

РАН

Ученый секретарь диссертационного совета профессор, доктор физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследования низкоразмерных и наноструктурированных материалов относятся к наиболее активно развивающемуся направлению современной физики конденсированного состояния. В таких исследованиях важное место отводится изучению люминесцентно-оптических свойств квантово-размерных систем, что связано с необходимостью решения новых фундаментальных и прикладных проблем оптоэлектроники и нанофотоники. В круг подобных проблем входят ионно-лучевой синтез эффективных светоизлучающих структур на базе непрямозонных полупроводников, интеграция на одном чипе световодов, оптических усилителей, элементов памяти и др.

Благодаря уникальным свойствам и возможности регулирования спектральных характеристик, наибольший научный и практический интерес представляют композитные структуры с квантовыми точками в диэлектрических матрицах. Под квантовыми точками понимаются квазинульмерные образования (ОБ) с дискретным спектром электронных состояний, в которых электронные возбуждения (носители заряда или экситоны) претерпевают квантовое ограничение по всем трем измерениям. Варьирование размеров, формы, структуры и состава полупроводниковых квантовых точек (сульфидных, карбидных, оксидных и др.) позволяет управлять целым комплексом их электронно-оптических свойств.

Свойства низкоразмерных структур сильно отличаются от таковых для объемных материалов, характеризуются квантовыми эффектами и могут быть адекватно описаны лишь с применением комплекса современных методов исследования. В настоящее время использование оксидных структур с полупроводниковыми квантовыми точками ограничивается недостаточным знанием их энергетического строения и природы оптических переходов. Дисперсия размеров наночастиц и кластеров, получаемых методами ионно-лучевых технологий, приводит к статистическому распределению их спектрально-кинетических параметров, обеспечивая многообразие механизмов переноса и диссипации энергии в подобных структурах. Внедрение наночастиц в структуру твердого тела дополнительно ставит проблему взаимодействия в системе «частица-матрица». Использование широкозонных диэлектрических матриц пониженной размерности, характерных для современной полупроводниковой технологии, таких как тонкие пленки БЮг, значительно расширяет спектр возможных взаимодействий между элементарными возбуждениями матрицы, имплантационными дефектами и квантовыми точками, которые в настоящее время не изучены. Таким образом, исследование

электронно-оптических свойств квантовых точек и их взаимодействий с диэлектрической матрицей является актуальной проблемой физики конденсированного состояния.

Целью диссертационной работы является комплексное исследование закономерностей формирования люминесцентных свойств квантовых точек Б!, С, БЮ, а также фоточувствительных молекулярных ионов кислорода и серы в ионно-имплантированных пленках диоксида кремния.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие основные задачи:

1. Адаптация экспериментальных методик нестационарной фотолюминесцентной и фотоэмиссионной спектроскопии для исследования ионно-имплантированных пленок БЮ2 с люминесцирующими квантовыми точками. Разработка методики моделирования эффектов интерференции в спектрах УФ и ВУФ возбуждения фотолюминесценции тонких пленок.

2. Изучение спектрально-люминесцентных и фотоэмиссионных свойств нанокластеров элементарного состава, сформированных в пленках диоксида кремния при имплантации ионов БГ, Бп+.

3. Исследование закономерностей низкотемпературной люминесценции кластеров С, в имплантированных пленках БЮ2.

4. Анализ энергетической структуры молекулярных центров кислорода и серы как модификаторов люминесценции имплантированных пленок БЮ2.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на примере тонких пленок БЮ2 предложена и реализована в программных кодах новая методика моделирования и коррекции эффектов интерференции в спектрах УФ- и ВУФ-возбуждения квантовых точек.

2. Впервые получены спектры фотолюминесценции (ФЛ), возбуждения ФЛ (ВФЛ), температурные и кинетические зависимости ФЛ пленок БЮ2 с нанокластерами Б1, С, БЮ при возбуждении синхротронным излучением в области ближнего и вакуумного ультрафиолета.

3. Впервые методом фотолюминесценции с селективным возбуждением исследовано влияние термической обработки на свойства углеродсодержащих кластеров в пленках БЮ2.

4. Впервые методами фотолюминесценции и комбинационного рассеяния обнаружены и изучены электронно-колебательные состояния молекулярных ионов серы и кислорода в имплантированных пленках БЮ2.

Основные защищаемые положения:

1. Разработанная методика моделирования и учета эффектов интерференции обеспечивает достоверность спектральных измерений и повышает информативность спектров возбуждения фотолюминесценции ионно-имплантированных пленок Si02 толщиной 300 - 800 нм в УФ и ВУФ диапазонах.

2. Экспериментально установленные температурные зависимости фотолюминесценции кластеров кремния и углерода при возбуждении в ВУФ-области спектра в интервале 7 - 300 К характеризуются двумя стадиями, обусловленными различными механизмами тушения.

3. Схема фотовозбуждения люминесцирующих нанокластеров углерода включает каналы передачи энергии с участием подвижных и автолокализованных экситонов тонкопленочной матрицы Si02.

4. Имплантация ионов 0+ и S+ с последующим отжигом при температуре 900 °С приводит к образованию в пленках Si02 оптически активных молекулярных центров, идентифицированных как 02, 02", S2.

Практическая значимость

1. Разработана методика и соответствующая компьютерная программа, обеспечивающие повышенную информативность при моделировании эффектов интерференции и коррекции УФ (ВУФ)-спектров возбуждения фотолюминесценции, искаженных вследствие неоднородного распределения возбуждающего света в тонкопленочных структурах с квантовыми точками.

2. Предложен новый наноструктурный материал на основе пленок Si02 с наночастицами олова с повышенным выходом люминесценции и расширенной областью спектрального возбуждения, предназначенный для использования в качестве элементов волоконной техники и интегральной оптики (микроминиатюрных источников света и конверторов УФ и ВУФ излучения).

3. Оригинальные методики для анализа спектральных зависимостей ФЛ и фотостимулированной электронной эмиссии (ФСЭЭ), реализованные в виде специализированного пакета зарегистрированных в государственном реестре РФ программ для ЭВМ, представляют интерес для фотолюминесцентной и фотоэмиссионной спектроскопии широкого класса объектов.

Личный вклад автора

Автор выполнил весь комплекс измерений стационарной фотолюминесценции, фотостимулированной электронной эмиссии, описание результатов, обработку и анализ спектров люминесценции с возбуждением синхротронным излучением. Время-разрешенные ВУФ-спектры ФЛ и ВФЛ измерены В.А. Пустоваровым. Изготовление и первичная аттестация образцов проведена в научных группах Г.Й. Фиттинга (Германия) и Д.И. Тетельбаума (г. Нижний Новгород).

Автором разработаны и реализованы в виде компьютерных программ методики учета интерференционных эффектов и коррекции спектров возбуждения фотолюминесценции. Автору лично принадлежат формулировки защищаемых положений, выводов по главам и заключения диссертации.

Апробация работы Основные результаты диссертации были представлены на следующих конференциях: на 18 семинаре «Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-18)» (Гатлинбург, США, 2010); на 7, 8 и 9 международных симпозиумах «Si02, Advanced Dielectrics and Related Devices» (Сен-Этьен, Франция, 2008, Варенна, Италия, 2010, Йер, Франция, 2012); на 15 международной конференции «Luminescence and Optical spectroscopy of Condensed Matter» (Лион, Франция, 2008); на 19 и 20 Международных конференциях «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 2009, 2011); на Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации - ФФХОИ-2010» (Нижний Новгород, 2010); на третьей всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2009» (Екатеринбург, 2009); на 12, 13, 14 и 17 Всероссийских научных конференциях студентов-физиков и молодых ученых (Новосибирск, 2006; Ростов-на-Дону, Таганрог, 2007; Уфа, 2008; Екатеринбург, 2011); на международной научно-технической школе-конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006, 2008); на международной школе-семинаре для молодых ученых «Сцинтилляционные материалы и детекторы ионизирующих излучений» (Харьков, Украина, 2008).

Исследования по тематике диссертационной работы проводились в рамках проектов РФФИ:

- № 08-02-01072 «Электронно-колебательные состояния и радиационные дефекты в неупорядоченных, низкоразмерных и наноструктурированных оксидных матрицах на основе кремния и его аналогов»;

- № 08-02-99080 «Синтез и радиационно-оптические свойства нанораз-мерных кристаллов широкозонных оксидов».

Публикации

Результаты исследований представлены в 10 статьях в зарубежных и отечественных реферируемых журналах, 3 статьях в сборниках трудов и 11 тезисах докладов международных и российских конференций, в 5 свидетельствах о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 145 страниц, включая 8 таблиц, 50 рисунков и библиографический список из 200 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна полученных результатов, приведены практическая значимость, защищаемые положения и личный вклад автора, структура диссертации.

В первой главе «Нанокластеры в твердотельных структурах» сделан краткий обзор, проведены анализ и обобщение литературных данных по ионно-лучевым методам формирования, электронно-оптическим свойствам и механизмам люминесценции полупроводниковых квантовых точек в диэлектрической матрице.

Рассмотрение материала осуществлялось в следующей последовательности: области применения и методы получения наночастиц в тонкопленочной матрице; особенности спектроскопии и оптические свойства наноструктурированных тонкопленочных структур, включая размерные, интерференционные эффекты и методы модификации оптических характеристик; свойства и механизмы люминесценции полупроводниковых квантовых точек простого и сложного состава. Обсуждаются возможные способы сенсибилизации фотолюминесценции тонкопленочных систем с квантовыми точками. Глава заканчивается выводами, обоснованием и формулировкой основных задач диссертации.

Во второй главе «Объекты и методы исследования» приведено описание объектов исследования, измерительных установок и экспериментальных методик.

Объекты исследования

Образцами первого типа стали пленки БЮг толщиной 500 нм с атомно-гладкой поверхностью, выращенные на кремниевой подложке п-типа путем высокотемпературного окисления. Пленки были изготовлены в университете г. Росток, Германия. Для исследования влияния размерных эффектов использовались более тонкие пленки диоксида кремния толщиной 300 нм, а также более толстые слои 8Ю2 (800 нм), полученные в НИФТИ ННГУ, г. Нижний Новгород. В качестве объемной матрицы для сравнения использовалось механически полированное промышленное кварцевое стекло КУ-1 оптического качества.

Указанные матрицы

подвергались ионной

имплантации (ионы БГ1", 0+, Б4", 8п+, С+) с последующим отжигом. Варьируемыми

параметрами являлись энергия ионов, доза облучения, а также

продолжительность и „ ч „ ,

Рис. 1. Изображения нанокластеров кремния в

интенсивность матрице ЭЮг, полученные методом

промежуточной и просвечивающей электронной микроскопии

постимплантационной

термической обработки. Энергии ионов подбирались таким образом, чтобы обеспечить максимум их концентрации на половине глубины пленки. Аттестация образцов проводилась методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии комбинационного рассеяния. Данные электронной микроскопии подтверждают присутствие в имплантированных и отожженных пленках кремниевых нанокластеров диаметром 3 - 5 нм (рис. 1). Спектры комбинационного рассеяния демонстрируют наличие молекул кислорода в пленках БЮг, имплантированных ионами 0+.

Измерительные установки и методики

Спектры люминесценции при стационарном возбуждении регистрировались на установке кафедры экспериментальной физики ФТИ УрФУ. Возбуждение осуществлялось монохроматическим излучением дейтериевой лампы, температура образца варьировалась в диапазоне 90 - 350 К.

Время-разрешенные спектры фотолюминесценции с импульсным возбуждением в УФ и ВУФ диапазонах (3.7 - 20 эВ) и кинетика затухания ФЛ

были записаны на станции БИРЕИШМ! немецкого синхротрона БЕБУ при гелиевых и комнатных температурах.

Эффекты интерференции в тонкопленочных структурах В ходе предварительных исследований было установлено, что сложная «ступенчатая» форма экспериментальных спектров возбуждения ФЛ имплантированных пленок 810: обусловлена влиянием эффектов интерференции возбуждающего излучения (рис. 2, а). Наибольшая интенсивность интерференционных эффектов наблюдается в случае имплантации ионов кремния. Интерференционный профиль 1т,(Иу) (рис. 2, в), отражающий картину сложения стоячих волн в пленке и учитывающий пространственное распределение внедренных ионов (рис. 2, б), может исказить собственный спектр возбуждения (спектральную зависимость относительного квантового выхода люминесценции) г\рц{Щ, так что в эксперименте наблюдается функция

Таким образом, основная задача заключалась в получении исходного неискаженного спектра с помощью модельной функции /И,(М>). Наиболее очевидным способом является обратное деление экспериментального спектра на ¡¡„¿(Иу). Однако восстановление реальных спектров осложнено следующими обстоятельствами:

• Шероховатость поверхности пленки влияет на коэффициент отражения возбуждающего света, а ее точная величина в большинстве случаев неизвестна;

• Хотя толщина пленки обычно измеряется или рассчитывается, она всегда содержит определенную погрешность;

• Угол падения возбуждающего света может быть нарушен за счет неточной установки образца.

В рамках диссертации разработана методика моделирования эффектов интерференции в спектрах возбуждения УФ и ВУФ диапазона для тонкопленочных систем с квантовыми точками. Моделирование распределения интенсивности электрического поля по глубине тонкопленочных образцов осуществляется путем решения уравнения Френеля для интерфейсов вакуум-пленка и пленка-подложка. Карта распределения интенсивности света внутри пленки /(г,йу) интегрируется по глубине с использованием распределения ионов в качестве весовой функции:

О)

Л

где Л- толщина пленки, С(г) - распределение имплантированных ионов (рис. 2, б), А(г) - коэффициент, учитывающий оптическое поглощение люминесцентного излучения.

Падающий свет \ фотолюминесценция а) \ \ *

Центры свечения

Профиль интерференции

5 6 7 8 9 Энергия возбуждения, эВ

Глубина пленки, нм

Рис. 2. Интерференционные эффекты в спектре возбуждения полосы ФЛ 2.18 эВ имплантированной пленки вЮг^Г. а) схема интерференции падающего и отраженного лучей; б) расчетное распределение концентрации имплантированных ионов по толщине пленки; в) сравнение экспериментального спектра возбуждения и рассчитанного профиля интерференции.

Для устранения влияния неучтенных факторов, таких как шероховатость интерфейсов, неточное определение толщины пленки и угла падения света, вместо простого деления искаженного спектра на расчетный профиль интерференции, используется метод нелинейной оптимизации с подгонкой четырех параметров:

где а\, Д2 - масштабирующие коэффициенты для энергии и интенсивности, соответственно; Ь\, Ь2 - смещения для тех же величин.

Создано оригинальное программное обеспечение для коррекции искаженных интерференцией спектров возбуждения. Методика успешно апробирована и показала свою эффективность на примере систем вЮг^Г. Спектроскопические параметры полос ФЛ и ВФЛ в скорректированных спектрах близки к характеристикам нанокластеров и точечных дефектов матрицы БЮг, известным из литературных источников. Далее все экспериментальные спектры возбуждения ФЛ в данной работе корректировались с учетом интерференционных эффектов.

Третья глава «Фотолюминесцентные и фотоэмиссионные свойства имплантированных пленок 8Ю2» содержит результаты исследования методами фотолюминесцентной и фотоэмиссионной спектроскопии тонкопленочных систем с квантовыми точками на примере структур БЮг^Г и БЮг^п*.

Показана эффективность применения синхротронного излучения для исследования наночастиц в широкозонной матрице. Спектры фотолюминесценции пленок, имплантированных кремнием и оловом, содержат в своем составе полосы люминесценции наноразмерных кластеров внедренных ионов. В экспериментальных работах зависимость ширины запрещенной зоны от диаметра полупроводниковой наночастицы, обусловленного квантово-размерным эффектом, принято выражать формулой [1]:

= (4)

где Еш{оо) - ширина запрещенной зоны объемного полупроводника; С — постоянный коэффициент; п - показатель степенной зависимости, принимающий значения от 1 до 1.5. Для кремниевых нанокристаллов можно принять в качестве Е^оо) ширину запрещенной зоны объемного кремния (1.1 эВ), С = 3.9, п = 1.22. На основе указанных данных нами был построен график функции на врезке рис. 3. Расчет диапазона размеров наночастиц по энергии люминесцентного излучения (1.2 - 2.0 эВ, рис. 3) дает распределение по диаметрам от 3 до 11 нм. При этом большая интенсивность полосы ФЛ 1.7 эВ указывает на преобладание мелких кластеров диаметром 4-6 нм. Спектральный сдвиг полос люминесценции указывает на проявление эффектов квантово-размерного ограничения в нанокластерах кремния и олова.

И

Энергия фотонов, эВ

Рис. 3. Спектры ФЛ нанокластеров кремния в различных матрицах: 1 - пленки SiÛ2:Si; 2 - стекло Si02:Si; 3 - пленка Si02:Si [2]. Спектральное положение полос ФЛ ne-Si обусловлено эффектом квантового ограничения. На врезке показана расчетная зависимость ширины энергетической щели от диаметра кремниевых нанокластеров.

Проявление квантово-размерных эффектов в фотолюминесценции позволяет считать нанокластеры кремния квантовыми точками. Подобная трактовка хорошо согласуется с экспериментальными фактами:

• Присутствие кластеров кремния размером 3 - 5 нм на электронно-микроскопических снимках, что совпадает с расчетными данными;

• Сдвиг энергии квантов ФЛ относительно ширины запрещенной зоны объемного кремния (1.1 эВ) на 0.3 - 0.7 эВ;

• Боровский радиус экситона в объемном кремнии (4.2 - 4.9 нм) превышает средний размер нанокластера, что обеспечивает условия проявления квантово-размерных эффектов;

• Существование связей Si-Si по данным РФЭС и КРС.

Наиболее эффективное возбуждение люминесценции квантовых точек наблюдается в области вакуумного ультрафиолета, соответствующей возбужденным СОСТОЯНИЯМ дефектов и ЭКСИТОНОВ SiÛ2. При этом возбуждение с участием дефектов SiC>2 в диапазоне энергий 4 - 7 эВ обеспечивает сокращение времени жизни до десятков и единиц наносекунд по сравнению с областью 7 -12 эВ, связанной с экситонами и электронно-дырочными парами оксида.

Установлено, что имплантация олова в совокупности с отжигом в атмосфере азота и воздуха приводит к образованию нанокластеров а-Бп, в то время как стабильная нанофаза БпСЬ не формируется. Интенсивные длинноволновые полосы ФЛ исследованных образцов приписаны наноразмерным кластерам а-олова с радиусом наночастиц не более 5 нм, сформированным в результате имплантации и термических отжигов.

Фотостимулированная электронная эмиссия имплантированных пленок при УФ-возбуждении позволяет регистрировать эффекты ионизации точечных дефектов БЮг и электронных состояний интерфейса «пленка-подложка» и может быть использована в качестве дополнительного метода исследования релаксационных процессов в светоизлучающих тонкопленочных структурах. Данные ФСЭЭ указывают на значительное разупорядочение матрицы БЮг вследствие ионной имплантации, которое сохраняется даже после высокотемпературного отжига. Подобный эффект может быть обусловлен встраиванием наночастиц кремния в структуру оксида, что сопровождается дополнительными механическими напряжениями, скоплением точечных дефектов в треках внедренных ионов на внутренних интерфейсах частица-матрица. В то же время следует констатировать, что результаты эмиссионных измерений не дают прямой информации о наличии квантовых точек, внедренных в пленку диоксида кремния.

В целом, можно утверждать, что ФСЭЭ спектроскопия является перспективным методом исследования энергетических зон и дискретных центров ионизации тонкопленочных диэлектрических материалов. Доступные в настоящее время условия УФ-возбуждения и регистрации фотостимулированной электронной эмиссии не позволяют напрямую исследовать процессы изменения зарядового состояния нанокластеров. В то же время в качестве дополнительного метода указанный вариант ФСЭЭ спектроскопии может давать ценную информацию о трансформации объемных и поверхностных дефектов в имплантированных матрицах.

Четвертая глава «Низкотемпературная люминесценция квантовых точек в пленках БЮг^кС» посвящена исследованию механизмов возбуждения и релаксации электронной подсистемы кремнийуглеродных нанокластеров, сформированных в пленках БЮг методом ионной имплантации.

£

cí &

При оптическом возбуждении ВУФ-диапазона в спектрах люминесценции

имплантированных пленок

зарегистрированы три основных максимума фотолюминесценции наноразмерных кластеров ионов-имплантантов БІ, С и ЭЮ (полосы II, в и В, рис. 4, а). Анализ спектрально-люминесцентных характеристик пленок

свидетельствует о реализации 1 о квантового эффекта размерного §

Ограничения В ЛЮМИНеСЦИруЮЩИХ ¡Е 0.8-

Á 1500-S

о

5 1000-Ї

5: 500-

a) GA T = 10.9 К \ /А С*: 7-Ю1' см*2 -1 отжиг ---2 отжига С*: 1.5-10,? см'2 ----1 отжиг

R 1 А А /\ / \ / Ч Л // /V \ / Ав V -X.___\

1.6 1.8 2.0 2.2 2А 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4

Энергия квантов, эВ

нанокластерах.

На

основе

величины спектрального сдвига л

полосы люминесценции кластеров с 04_

(квантовых точек) рассчитаны их |

размеры (средний диаметр 4 нм), ® °-2

которые согласуются с данными ^

е 0.6----------

электронной микроскопии.

Экспериментально получена температурная зависимость

свечения люминесцирующих

100 150 200 Температура (К) Рис. 4. Люминесцентные характеристики имплантированных пленок SiC>2:Si:C: (а) Спектры ФЛ однократно и двукратно

кластеров углерода и кремния отожженных пленок при разных энергиях

фотонного возбуждения: 11.3 эВ (сплошная линия), 13.3 эВ (пунктир), 6.39 эВ (штрихпунктир).

(б) Кривые температурного тушения ФЛ полос Б. и й для пленки без промежуточного отжига.

(рис. 4, б). Форма полученных зависимостей существенно

отличается от таковых для дискретных центров свечения. Установлено, что наиболее интенсивной является

низкотемпературная ФЛ в диапазоне 7 - 50 К. Особенность тушения ФЛ заключается в том, что процессы безызлучательной релаксации квантовых точек протекают уже при гелиевых температурах. Таким образом, низкотемпературная люминесценция кластеров углерода и кремния характеризуется высокой вероятностью безызлучательных переходов.

Анализ экспериментальных спектров возбуждения показывает, что низкотемпературная люминесценция углеродных нанокластеров может возникать при прямом и непрямом возбуждении. Прямое возбуждение

реализуется при фотостимуляции в области 4.5 и 8.3 эВ, соответствующих собственным возбужденным состояниям С-пс. Канал непрямого возбуждения подразумевает участие

энергетических состояний

точечных дефектов и экситонов 8Ю2.

При гелиевых температурах доминирующим способом

возбуждения квантовых точек является передача энергии от экситонов матрицы. Анализ лоренцевой формы линии возбуждения 10.2 эВ (рис. 5)

0.15

с! 0)

X

I-

о

0.10-

высокую экситонов, в процессах [3]. Миграция объеме матрицы микросекундный затухания при

позволил установить подвижность участвующих возбуждения экситонов в обуславливает диапазон кинетики люминесценции высокоэнергетическом возбуждении.

В рамках главы детально описаны результаты изучения спектрально-люминесцентных характеристик углеродных

кластеров, на основе выявленных закономерностей возбуждения и тушения фотолюминесценции предложена схема оптических переходов в системе «матрица-кластер» с участием свободных и автолокализованных экситонов

0.05

0.00

9 10 11

Энергия возбуждения, эВ

Рис. 5. Экситонная полоса возбуждения ФЛ кластеров углерода. Жирной линией показана аппроксимация максимума 10.2 эВ функцией Лоренца. Пунктир - стандартная гауссова аппроксимация.

РЕ

(1' ' > ' «- I і

I 1 с.

в, ' г » т ЭТЕ і * ті /11.6 эВ ФЛВ

4.4 эВ -Г- ;

ФЛВ 2.5 эВ 1 «-з";

з ФЛ , И (И) ,

пс-С

БЮ, ВЗ

Рис. 6. Предлагаемая схема электронных переходов углеродного нанокластера при возбуждении с участием свободных (РЕ) и автолокализованных (БТЕ) экситонов. Бо, 8] -синглетные состояния экситонов

нанокластеров; Т] - нижайшее триплетное состояние

БЮг (рис. 6). Схема содержит два канала

передачи энергии на синглетные и триплетные состояния пространственно-ограниченных экситонов кластера С.

Наиболее вероятным путем безызлучательной релаксации свободных экситонов БЮг является передача энергии на синглетные возбужденные состояния углеродных квантовых точек с последующей интеркомбинационной конверсией и излучательной рекомбинацией (канал I, рис. 6):

->7; +

Локализованные экситоны могут либо рекомбинировать с испусканием фотонов, либо резонансно передавать энергию триплетным состояниям ближайших кластеров в соответствии с реакцией (канал II, рис. 6);

БТЕ^Т^Бъ + Ъу .

В целом полученные результаты демонстрируют возникновение в системе БЮг^кС белого свечения с возможностью управления спектральным составом ФЛ посредством варьирования режимов термообработки и концентрации имплантированных ионов. Однако эффективное использование квантовых точек в качестве микроминиатюрных источников света требует сенсибилизации за счет ввода дополнительных доноров энергии возбуждения.

Сенсибилизация фотолюминесценции наноструктурированных систем может осуществляться за счет увеличения концентрации доноров, передающих энергию фотовозбуждения квантовым точкам или люминесцирующих акцепторов, получающих энергию от наночастиц. Условием спектральной сенсибилизации является перекрытие полос свечения донора и оптического поглощения акцептора. В качестве доноров и акцепторов могут выступать примесные ионы, намеренно введенные в матрицу. Известны, в частности, работы [4] по безызлучательной передаче энергии от нанокластеров кремния молекулярным ионам кислорода, осуществляемой в твердых и жидких средах. При этом передача энергии возбуждения реализуется методом прямого электронного обмена. Эти данные указывают на потенциальную возможность модификации люминесцентных свойств исследуемых тонкопленочных систем, содержащих фоточувствительные нанокластеры. В частности, усиление красной, синей и зеленой люминесценции требует подбора конкретных ионов-сенсибилизаторов с определенной структурой возбужденных состояний.

Пятая глава «Модификация люминесцентных свойств пленок SÍO2 при имплантации ионов кислорода и серы» содержит результаты исследования пленок SiOj, подвергнутых имплантации ионов кислорода и серы. По данным предварительных

экспериментов ионы кислорода и серы могут быть выбраны в качестве потенциальных

модификаторов пленок SÍO2, важной особенностью которых является отсутствие тушения люминесценции при комнатной температуре. Выбор указанных возможностью формирования люминесцирующих наночастиц оксидного и сульфидного типов.

Спектр комбинационного рассеяния имплантированной пленки (рис. 7) помимо пиков 500 и 1000 см"!, связанных с кремниевой подложкой, содержит ассиметричный максимум в области 1500 см"1. Разложение сложного максимума на гауссовы компоненты дает два элементарных пика 1380 и 1550 см"1. Высокочастотный максимум по спектроскопическим параметрам совпадает с известной полосой люминесценции молекулы О2, встроенной в структуру Si02. Полоса 1380 см"1 может быть связана с альтернативной структурной позицией или зарядовым состоянием кислородного дефекта.

Имплантация кислорода и серы приводит к появлению колебательной структуры в спектрах свечения и возбуждения ФЛ (рис. 8, 9). На основе анализа тонкой структуры спектров свечения и возбуждения установлено взаимодействие электронных состояний с внутримолекулярными колебаниями центров свечения. Для интерпретации наблюдаемой структуры спектров были рассчитаны колебательные частоты и факторы ангармонизма возбужденных состояний молекулы. Зависимости положения осцилляции от колебательных чисел ri и п" могут быть аппроксимированы квадратичными выражениями для спектров возбуждения у(пг) = у00+(ф,'-а/хе,)п'-ас,хе'па и для спектров ФЛ v(n") = v00-((a/-<D,"jc,")«"+(D/x,"n"2. Здесь v00 - частота перехода 0-0 между основным и возбужденным состоянием, сае' и со«." - колебательные частоты, а>е'хе' и сое"хе" - параметры ангармонизма для тех же термов.

v, см"1

Рис. 7. Спектр комбинационного рассеяния пленки БК^О1". Пунктиром показаны гауссовы компоненты полосы 1500 см'1, связанной с люминесценцией кислорода.

ионов-имплантантов обусловлен также

Внедрение ионов кислорода с последующей термической обработкой приводит к формированию в структуре пленки нейтральных молекул 02 и молекулярных ионов Ог". Широкая полоса ВФЛ пленок 8Ю2:0+ в спектральной области 8.5 - 10.5 эВ (рис. 9) идентифицирована как возбуждение энергетического уровня е3Д 2„ нейтральной молекулы кислорода 02. Дальнейшая релаксация приводит к возбуждению иона 02' и реализации основного оптического перехода

$

0.10

А2Т1и->Х2 П.

0.08-

что

Установлено, имплантация ионов серы приводит к формированию молекулярных центров

свечения, аналогичных таковым в допированных серой стеклах. Характерные колебательные линии, наблюдаемые в спектрах катодо-, фотолюминесценции и

возбуждения ФЛ, позволяют идентифицировать их как молекулы Б2 и §Ог- В частности, сложный спектр возбуждения

системы 8Ю2:8 внутрицентровые

содержит переходы

Х'И

в

молекулы Бі

(рис. 8) молекулы 802.

Оценены колебательные параметры основных и возбужденных состояний молекулярных центров (табл. 1). Количественное отличие колебательных частот

молекулярных ионов в тонкопленочной матрице 8Ю2 от аналогичных значений в других матрицах обусловлено влиянием атомов окружения.

0.06-

т 0.04-

0.02

0.00

Ъч = 2.84 эВ

ет

Д = 48.8 мэВ (394 см"1)

4.0 4.2 4.4

Энеогчя возбуждения (ЭВ)

4.6

Рис. 8. Колебательная структура спектров возбуждения ФЛ пленок 8Ю2, имплантированных серой (полоса ФЛ 2.8 эВ) Стрелками указано положение линий, соответствующих колебательным подуровням.

0.030 п

д = 235мэВ (1896 см1)

сі 0.025-

XхА -»С'Д, *

о 0.020-=Г в

0.015-

ЭЮ2:0

§ 0.010 ч г

Є

1 0.005-

0.000

7

6 7 8 9 Энергия возбуждения, эВ

Рис. 9. Колебательная структура спектров возбуждения ФЛ пленок БЮг, имплантированных кислородом (полоса 2.38 эВ).

Благодаря наличию интенсивной волосы ВУФ-возбуждения центры О2 и 02" в имплантированных пленках Б Юг могут быть предложены в качестве эффективных конверторов высокоэнергетического излучения с энергией 8.5 -10 эВ в излучение видимого диапазона. Указанные центры потенциально могут быть использованы для сенсибилизации красной люминесценции при комнатных температурах в качестве акцепторов безызлучательной передачи энергии от нанокластеров кремния, а при гелиевых температурах в качестве доноров с излучательной передачей энергии на нижайшие возбужденные состояния квантовых точек типа 81.

Табл. 1. Колебательные параметры люминесцирующих молекулярных центров кислорода и серы в спектрах излучения и возбуждения ФЛ

Молекула Терм Параметры, см"1

Обозначение Лит. Данные [5,61 Эксперимент

СОе" 707 940 ± 20

сое"хе" 1.9 4± 2

в% Уоо 30805 31830 ± 30

СОе 434 420 ± 10

<ве'хе' 2.5 2±2

02" Х2Т1 г СОе" 1090 850 ±20

СОе"Хе" 8.1 10±2

^00 25000 20000 ±30

Ше' 574.5 550 ±20

СОе'Хе' 7.1 9 ± 3

02 Уоо 67272 68796 ±300

С0е' 2052 2100 ±200

Фе'хе' - 30 ±20

В отличие от кислородных центров люминесценции, молекулы серы в матрице БЮг характеризуются широким и сложным спектром возбуждения, состоящим из множества перекрывающихся полос. Детальное рассмотрение энергетической структуры данных молекул указывает на возможность их использования в качестве сенсибилизаторов зеленой люминесценции с передачей энергии возбуждения между молекулами 82, 802 и кластерами углерода.

Заключение

Основные результаты исследований люминесцентно-оптических свойств имплантированных пленок Si02 сводятся к следующему:

1. Обоснована и подтверждена необходимость применения синхротронного излучения для исследования закономерностей люминесценции полупроводниковых наночастиц в широкозонных диэлектрических матрицах. Разработаны новые методики автоматического анализа сложных спектров ФЛ и ФСЭЭ. Методики реализованы в виде комплекса программных модулей («SemiFit», «OSEE fitter»), внесенных в государственный реестр программ для ЭВМ. Методики и программный комплекс успешно использованы для анализа электронно-оптических свойств систем Si02:Si, SiOj:Sn, Si02:Si:C.

2. Характерная особенность фотолюминесцентной спектроскопии имплантированных тонкопленочных наноструктур с синхротронным ВУФ-возбуждением состоит в том, что получаемая в эксперименте информация искажена эффектами интерференции. Для анализа указанных эффектов разработан и реализован расчетный метод моделирования интерференционных явлений, учитывающий пространственное распределение люминесцирующих кластеров (квантовых точек) по толщине тонкопленочной матрицы. С использованием разработанного метода и оригинального программного обеспечения выполнена коррекция экспериментальных спектров, на основе которых определены достоверные значения спектроскопических параметров люминесцирующих пленок Si02:Si+, Si02:Sn+.

3. Изучены закономерности низкотемпературной люминесценции имплантированных пленок, установлено проявление квантово-размерных эффектов в люминесценции кластеризованных ионов-имплантантов, идентифицированы квантовые точки простого (Si, С) и бинарного (SiC) составов. В рамках модели люминесценции пространственно-ограниченных экситонов рассчитаны размерные характеристики люминесцирующих наночастиц Si (3 - 5 нм), согласующиеся с результатами электронно-микроскопических исследований.

4. Показано, что при температурах жидкого гелия в процессе возбуждения люминесценции квантовых точек значительную роль играют подвижные экситоны матрицы Si02. Вывод о высокой подвижности экситонов базируется на анализе лоренцевой формы полосы возбуждения 10.2 эВ и микросекундной кинетике затухания свечения. На основе установленных закономерностей для системы «матрица Si02 - кластер углерода» предложена соответствующая схема оптических переходов.

5. Исследована энергетическая структура имплантированных пленок Si02:0+, Si02:S+. Идентифицированы молекулярные центры свечения 02, 02",

S2, SO2 и детально изучены их спектроскопические свойства. Общая закономерность люминесценции центров кислорода и серы состоит в проявлении внутримолекулярных электронно-колебательных взаимодействий. Отличительная особенность люминесценции центров О2 заключается в аномально большом интервале между энергетическим положением полос возбуждения и излучения. Совпадение энергетического положения возбужденных состояний молекулярных центров, кремниевых и углеродных кластеров указывает на потенциальную возможность безызлучательной передачи энергии между возбужденными состояниями nc-Si—>02(02'), ПС-C*-*S2* и nc-C*—>S02* при повышенных (комнатных) температурах.

6. Совокупность полученных экспериментальных данных позволяет прогнозировать принципиальную возможность использования квантовых точек Si и С для эффективной сенсибилизации люминесценции молекулярных центров 02, 02" и S2 в имплантированных пленках Si02 при комнатной температуре.

Цитируемая литература:

1. L. Ding, Т. P. Chen, Y. Liu et al. / Optical properties of silicon nanocrystals embedded in a Si02 matrix. // Physical Review В 72,125419 (2005).

2. R. Smirani, F. Martin, G. Abel et al. / The effect of size and depth profile of Si-nc imbedded in a Si02 layer on the photoluminescence spectra // J. Luminescence 115,62-68 (2005).

3. Y. Toyozawa/ Dynamics and instabilities of an exciton in the phonon field and the correlated absorption-emission spectra // Pure & Appl. Chern., 69 (6) (1997) 1171-1178.

4. E. Gross, D. Kovalev, N. Kunzner et al. / Spectrally resolved electronic energy transfer from silicon nanocrystals to molecular oxygen mediated by direct electron exchange // Physical Review В 68,115405 (2003).

5. Герасимова В. И., Рыбалтовский А. О., Чернов П. В. и др. / Влияние матрицы кварцевого стекла на спектры междоузельных молекул S2 // Физика и химия стекла., 28 (2) (2002) 89-98.

6. К.-Р. Huber, G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure: IV. Constants of Diatomic Molecules, Van Nostrand, New York, 1979.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в

следующих работах:

Статьи из перечня ВАК

1. Mechanism of quantum dot luminescence excitation within implanted Si02:Si:C films / A.F. Zatsepin, E.A. Buntov, V.S. Kortov, D.I. Tetelbaum, A.N. Mikhaylov, A.I. Belov // Journal of Physics: Condensed Matter, V.24, No. 045301, 2012, P.l-10.

2. Низкотемпературная фотолюминесценция имплантированных пленок и стекол Si02:Sn+ / А. Ф. Зацепин, Е. А. Бунтов, В. С. Кортов, В. А. Пустоваров, H.-J. Fitting, В. Schmidt, Н. В. Гаврилов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2012, № 8, с. 44-49.

3. Electronic and vibrational states of oxygen and sulfur molecular ions inside implanted Si02 films / E.A. Buntov, A.F. Zatsepin, V.S. Kortov, V.A. Pustovarov, H.-J. Fitting // Journal of Non-Crystalline Solids 357 (2011) 1977-1980.

4. Фотоэлектронная эмиссия имплантированных пленок Si02:Se+ / А. Ф. Зацепин, Е. А. Бунтов, В. С. Кортов, H.-J. Fitting, Ю. С. Поносов // Известия ран. Серия физическая, 2010, том 74, № 2, с. 271-275.

5. The relation between static disorder and photoluminescence quenching law in glasses: A numerical technique / A.F. Zatsepin, E.A. Buntov, A.L. Ageev // Journal of Luminescence 130 (2010) 1721-1724.

6. Низкотемпературная люминесценция свинцовосиликатного стекла / Зацепин А. Ф., Кухаренко А. И., Бунтов Е. А., Пустоваров В. А., Чолах С. О. // Физика и химия стекла, 2010, Том 36 , № 2, с.205-211.

7. Time-resolved photoluminescence of implanted Si02:Si+ films / A.F. Zatsepin, V.A. Pustovarov, V.S. Kortov, E.A. Buntov, H.-J. Fitting // Journal of Non-Crystalline Solids 355 (2009) 1119-1122.

8. Urbach rule in photoelectron emission from surface states of low-sized silica / A.F. Zatsepin, E.A. Buntov // Journal of Non-Crystalline Solids 355 (2009) 11231127.

9. Photosensitive defects in silica layers implanted with germanium ions / A.F. Zatsepin, H.-J. Fitting, V.S. Kortov, V.A. Pustovarov, B. Schmidt, E.A. Buntov // Journal of Non-Crystalline Solids 355 (2009) 61-67.

10. Образование и электронно-лучевой отжиг имплантационных дефектов в тонкопленочной гетероструктуре Si-Si02 / А.Ф. Зацепин, С. Касчиева, Д.Ю. Бирюков, С.Н. Дмитриев, Е.А. Бунтов // Журнал технической физики, 2009, том 79, вып. 2, с.155-158.

11. Characteristics of the electron-emission defects introduced in Si-Si02 structures by MeV electron irradiation / A.F. Zatsepin, S. Kaschieva, S.N. Dmitriev,

Е.А. Buntov // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В 266 (2008) p.5027-5031.

Прочие публикации

12. Люминесценция имплантированных пленок Si02:Si:C при возбуждении импульсным синхротронным излучением / Зацепин А.Ф., Бунтов Е.А., Кортов B.C., Михайлов А.Н., Тетельбаум Д.И. // Труды конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации - ФФХОИ-2010», 26-29 октября 2010. Нижний Новгород: ННГУ, 2010. С.48-49.

13. The formation of luminescent SiC nanoclusters within ion-implanted Si02 films / Zatsepin A.F., Buntov E.A., Kortov V.S., Mihailov A.N., Tetelbaum D.I. // 18th International Work-shop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-18): book of abstracts. Gatlinburg, USA, 2010. P.61.

14. Electronic and Vibrational States of Oxygen and Sulfur Molecular Ions inside Implanted Si02 Films / Buntov E.A., Zatsepin A.F., Kortov V.S., Pustovarov V.A., Fitting H.-J. // Abstracts of 8th Sympo-sium "Si02, Advanced Dielectrics and Related Devices", June 21-23. Varenna, Italy, 2010. P.9.

15. Фотоэлектронная эмиссия имплантированных пленок Si02:Se+ / Зацепин А.Ф., Бунтов Е.А., Кортов B.C., Fitting H.-J. // Сборник трудов 19й Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью -ВИП2009". В 2-х т. М.: МАИ, 2009. Т. 1. С.352-355.

16. Низкотемпературная фотолюминесценция ионно-имплантированных пленок Si02:Sn+ / Алексашина И.А., Бунтов Е.А., Зацепин А.Ф. // Труды «17й Всероссийской научной конференции студентов-физиков», 25 марта -1 апреля 2011. г. Екатеринбург: АСФ, 2011. С.48-49.

17. Time-resolved photoluminescence of implanted Si02:Si+ films / Zatsepin A.F., Pustovarov V.A., Kortov V.S., Buntov E.A., Fitting H.-J. // 7th Symposium «Si02 Advanced Dielectrics and Related Devices», Centre de Congrès de Saint-Etienne (France) June 30th - July 2nd, 2008: book of abstracts. Saint-Etienne:Universite Jean Monnet, 2008. P.59-60.

18. Urbach Rule in Photoelectron Emission from Surface States of Low-Sized Silica / Zatsepin A.F., Buntov E.A. // 7th Symposium «Si02 Advanced Dielectrics and Related Devices», Centre de Congrès de Saint-Etienne (France) June 30th -July 2nd, 2008: book of abstracts. Saint-Etienne: Université Jean Monnet, 2008. P.59-60.

19. Фотоэлектронная эмиссия пленок Si02, имплантированных ионами Si+, 0+ и S+ / Бунтов Е.А., Зацепин А.Ф. // Материалы международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и

профессиональному образованию», 10-13 ноября 2008 г. Москва. В 2-х т. М.:МИРЭА, 2008. Т 2. С. 178-181.

20. Фотостимулированная электронная эмиссия гетероструктуры Si02-Si с радиационными дефектами / Бунтов Е.А., Зацепин А.Ф. // 13-я Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых: материалы конференции. Таганрог: Южный федеральный ун-т., 2007. С. 76-77.

Компьютерные программы для спектроскопических исследований:

1. А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков, B.C. Кортов, С.Ю. Гроховский, Е.А. Бунтов / Программа для отображения данных ФСЭЭ-спектроскопии («Фотоэлектрон») // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610036 от 10.01.2006.

2. А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков, B.C. Кортов, С.Ю. Гроховский, Е.А. Бунтов / Программа для обработки и анализа спектральных кривых ФСЭЭ («Спектрограф») // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610037 от 10.01.2006.

3. А.Ф. Зацепин, Е.А. Бунтов / Программа для анализа неселективной компоненты спектров ФСЭЭ («OSEE fitter») // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2008615379 от 11.10.2008 .

4. Е.А. Бунтов, А.Ф. Зацепин, А.Н. Кислов / Программный модуль для расчета дисперсионных фононных мод твердых тел («Phonon3D») // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009616529 от 19.11.2009.

5. Е.А. Бунтов, А.Ф. Зацепин, И.А. Алексашина / Программа для полуавтоматической аппроксимации спектроскопических данных «SemiFit» // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2011617995 от 12.10.2011 .

Подписано в печатьЮ'. 01.2013 Формат 60 х 84 1/16 Плоская печать Тираж 100 экз.

Ризография НИЧ УрФУ, 620002, Екатеринбург, ул.

Бумага писчая Заказ № 1 Мира, 19

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. НАНОКЛАСТЕРЫ В ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ

1Л. Формирование наночасгиц и кластеров в диэлектрических матрицах

1.1.1. Нанокластеры в оптоэлектроиике

1.1.2. Имплантация как метод формирования нанокластеров в материалах

1.2. Спектроскопия и оптические свойства наноструктурированных тонконленочных структур

1.2.1. Интерференционные эффекты

1.2.2. Размерные эффекты и люминесценция

1.2.3. Проблема модификации структуры и свойств матрицы

1.2.4. ФСЭЭ-спектроскопия стекол 8Ю

1.3. Полупроводниковые квантовые точки в 8Ю

1.3.1. Кремниевые нанокристаллы

1.3.2. Квантовые точки сложного состава.

1.4. Постановка задач исследования

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования и их аттестация

2.1.1. Пленки ЯЮг^

2.1.2. Пленки БЮз^п

2.1.3. Пленки 8Ю2:8кС

2.2. Фотолюминесцентные измерения

2.2.1. Стационарная люминесценция

2.2.2. Время-разрешепная фотолюминесценция

2.2.3. Разработка методики коррекции спектров возбуждения ФЛ с учетом интерференции падающего света

2.3. Фотоэмиссионная спектроскопия

2.3.1. Экспериментальный комплекс для регистрации ФСЭЭ

2.3.2. Разработка методики обработки спектров ФСЭЭ

2.3.3. Разработка программного обеспечения для анализа спектров ФСЭЭ

2.4. Выводы к главе

3. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ФОТОЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ПЛЕНОК 8Ю

3.1. Особенности фотовозбуждения электронной эмиссии и люминесценции пленок 8Ю2:81+

3.1.1. Электронная эмиссия

3.1.2. Люминесценция

3.2. Люминесцирующие кластеры в пленках и стеклах 8Ю2:8п+

3.3. Анализ экспериментальных спектров возбуждения ФЛ

3.4. Выводы к главе

4. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК В ПЛЕНКАХ 8Ю2:81:С

4.1. Спектры люминесценции кластеров 81, С и 81С

4.2. Темпера гурнан зависимость ФЛ

4.3. Возбужденные состояния углеродных нанокласгеров

4.4. Подвижные экситоны в фотолюминесценции

4.4.1. Экситоппая полоса ВФЛ

4.4.2. Схема оптических переходов

4.5. Выводы к главе

5. МОДИФИКАЦИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК 8Ю2 ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ КИСЛОРОДА И СЕРЫ

5.1. Фотолюминесценция

5.1.1. Структура Si02:0+

5.1.2. Структуры Si02:S+ 113 5.2. Колебательные состояния молекулярных ионов

5.2.1. Ионы кислорода

5.2.2. Молекулы серы 120 Выводы к главе

Актуальность проблемы. Исследования низкоразмерных и наноструктурированных материалов относятся к наиболее активно развивающемуся направлению современной физики конденсированного состояния. В таких исследованиях важное место отводится изучению люминесцентно-оптических свойств квантово-размерных систем, что связано с необходимостью решения качественно новых фундаментальных и прикладных проблем оптоэлектроники и нанофотоники. В круг подобных проблем входят ионно-лучевой синтез эффективных светоизлучающих структур на базе непрямозонных полупроводников, интеграция на одном чипе световодов, оптических усилителей, элементов памяти и др.

Благодаря уникальным свойствам и возможности регулирования спектральных характеристик, наибольший научный и практический интерес представляют композитные структуры с квантовыми точками (КТ) в диэлектрических матрицах. Под квантовыми точками понимаются квазинульмерпые образования (013) с дискретным спектром электронных состояний, в которых электронные возбуждения (носители заряда или экситоны) претерпевают квантовое ограничение по всем трем измерениям. Варьирование размеров, формы, структуры и состава полупроводниковых КТ (сульфидных, карбидных, оксидных и др.) позволяет управлять целым комплексом их электронно-оптических свойств.

Свойства пизкоразмерпых структур сильно отличаются от таковых для объемных материалов, характеризуются квантовыми эффектами и могут быть адекватно описаны лишь с применением комплекса современных методов исследования. В настоящее время использование оксидных структур с полупроводниковыми квантовыми точками ограничивается недостаточным знанием их энергетического строения и природы оптических переходов. Дисперсия размеров наночастиц и кластеров, получаемых методами ионно-лучевых технологий, приводит к статистическому распределению их спектрально-кинетических параметров, обеспечивая многообразие механизмов переноса и диссипации энергии в подобных структурах. Внедрение наночастиц в структуру твердого тела дополнительно ставит проблему взаимодействия в системе «частица-матрица». Использование широкозонных диэлектрических матриц пониженной размерности, характерных для современной полупроводниковой технологии, таких как тонкие пленки 8Ю2, 7 значительно расширяет спектр возможных взаимодействий между элементарными возбуждениями матрицы, имплантационными дефектами и квантовыми точками, которые в настоящее время не изучены. Таким образом, исследование электронно-оптических свойств квантовых точек и их взаимодействий с диэлектрической матрицей является актуальной проблемой физики конденсированного состояния.

Целью диссертационной работы является комплексное исследование закономерностей формирования люминесцентных свойств квантовых точек Бц С, а также фоточувствительпых молекулярных ионов кислорода и серы в ионно-имплантированных пленках диоксида кремния.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие основные задачи:

1. Адаптация экспериментальных методик нестационарной фотолюминесцентной и фотоэмиссионной спектроскопии для исследования ионно-имплантировапных пленок 8Ю2 с люминесцирующими квантовыми точками. Разработка методики моделирования эффектов интерференции в спектрах УФ и ВУФ возбуждения фотолюминесценции тонких пленок.

2. Изучение спектрально-люминесцентных и фотоэмиссионных свойств нанокластеров элементарного состава, сформированных в пленках диоксида кремния при имплантации ионов 8Г, 8п+.

3. Исследование закономерностей низкотемпературной люминесценции кластеров 81, С, 81С в имплантированных пленках 8Ю2.

4. Анализ энергетической структуры молекулярных центров кислорода и серы как модификаторов люминесценции имплантированных пленок 8Ю2.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на примере тонких пленок 8Ю2 предложена и реализована в программных кодах новая методика моделирования и коррекции эффектов интерференции в спектрах УФ- и ВУФ-возбуждения квантовых точек.

2. Впервые получены спектры фотолюминесценции (ФЛ), возбуждения ФЛ, температурные и кинетические зависимости пленок 8Ю2 с нанокластерами 8й С, 8Ю при возбуждении синхротронным излучением в области ближнего и вакуумного ультрафиолета.

3. Впервые методом фотолюминесценции с селективным возбуждением исследовано влияние термической обработки на свойства углеродсодержащих кластеров в пленках 8Ю2.

4. Впервые методами фотолюминесценции и комбинационного рассеяния обнаружены и изучены электронно-колебательные состояния молекулярных ионов серы и кислорода в имплантированных пленках 8Ю2.

Основные защищаемые положения:

1. Разработанная методика моделирования и учета эффектов интерференции обеспечивает достоверность спектральных измерений и повышает информативность спектров возбуждения фотолюминесценции ионно-имплантированных пленок 8Ю2 толщиной 300 - 800 им в УФ и ВУФ диапазонах.

2. Экспериментально установленные температурные зависимости фотолюминесценции кластеров кремния и углерода при возбуждении в ВУФ-области спектра в интервале 7 - 300 К характеризуются двумя стадиями, обусловленными различными механизмами тушения.

3. Схема фотовозбуждения люминесцирующих нанокластеров углерода включает каналы переноса энергии с участием подвижных и автолокализованных экситонов тонкопленочной матрицы 8Ю2.

4. Имплантация ионов 0+ и 8+ с последующим отжигом при температуре 900 °С приводит к образованию в пленках 8Ю2 оптически активных молекулярных центров, идентифицированных как 02, 02\ 82.

Практическая значимость.

1. Разработана методика и соответствующая компьютерная программа, обеспечивающие повышенную информативность при моделировании эффектов интерференции и коррекции УФ (ВУФ)-спектров возбуждения фотолюминесценции, искаженных вследствие неоднородного распределения возбуждающего света в тонкопленочных структурах с квантовыми точками.

2. Установленные физические закономерности формирования электронно-оптических свойств люминесцирующих квантовых точек, встроенных в матрицу 9 диоксида кремния, могут быть использованы при прогнозировании параметров наноструктурированных объектов подобного класса, а также при проектировании перспективных устройств и приборов оптоэлектроники и нанофотоники.

3. Предложен новый наноструктурный материал на основе пленок Si02 с наночастицами олова с повышенным выходом люминесценции и расширенной областью спектрального возбуждения, предназначенный для использования в качестве элементов волоконной техники и интегральной оптики (микроминиатюрных источников света и конверторов коротковолнового излучения).

4. Оригинальные методики для анализа спектральных зависимостей ФЛ и фотостимулированной электронной эмиссии (ФСЭЭ), реализованные в виде специализированного пакета зарегистрированных в государственном реестре РФ программ для ЭВМ, представляют интерес для фотолюминесцентной и фотоэмиссионной спектроскопии широкого класса объектов.

Личный вклад автора.

Автор выполнил весь комплекс измерений стационарной фотолюминесценции, фотостимулированной электронной эмиссии, описание результатов, обработку и анализ спектров люминесценции с возбуждением синхротропным излучением. Время-разрешенные ВУФ-спектры ФЛ и ВФЛ измерены В.А. Пустоваровым. Изготовление и первичная аттестация образцов проведена в научных группах Г.И. Фиттинга (Германия) и Д.И. Тетельбаума (г. Нижний Новгород).

Автором разработаны и реализованы в виде компьютерных программ методики учета интерференционных эффектов и коррекции спектров возбуждения фотолюминесценции. Автору лично принадлежат формулировки защищаемых положений, выводов по главам и заключения диссертации.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на следующих конференциях: на 18 семинаре «Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-18)» (Гатлинбург, США. 2010); на 7, 8 и 9 международных симпозиумах «Si02, Advanced Dielectrics and Related Devices» (Сен-Этьен, Франция, 2008, Варенна, Италия, 2010, Йер, Франция, 2012); па 15 международной конференции «Luminescence and Optical

10 spectroscopy of Condensed Matter» (Лион, Франция, 2008); на 19 и 20 Международных конференциях «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 2009, 2011); на Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации - ФФХОИ-2010» (Нижний Новгород, 2010); на третьей всероссийской конференции по наномагериалам «НА1Ю-2009» (Екатеринбург, 2009); на 12, 13, 14 и 17 Всероссийских научных конференциях студентов-физиков и молодых ученых (Новосибирск, 2006; Ростов-на-Дону, Таганрог, 2007; Уфа, 2008; Екатеринбург, 2011); па международной научно-технической школе-конференции «Молодые ученые -науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006, 2008); на международной школе-семинаре для молодых ученых «Сцинтилляционные материалы и детекторы ионизирующих излучений» (Харьков, Украина, 2008).

Исследования по тематике диссертационной работы проводились в рамках проектов РФФИ:

- № 08-02-01072 «Электронно-колебательные состояния и радиационные дефекты в неупорядоченных, пизкоразмерных и наноструктурированных оксидных матрицах на основе кремния и его аналогов»;

- № 08-02-99080 «Синтез и радиационно-оптические свойства наноразмерных кристаллов широкозонных оксидов».

Публикации. Результаты исследований представлены в 10 статьях в зарубежных и отечественных реферируемых журналах, 3 статьях в сборниках трудов и 11 тезисах докладов международных и российских конференций, в 4 свидетельствах о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработаны новые методики автоматического анализа сложных спектров ФЛ и ФСЭЭ. Методики реализованы в виде комплекса программных модулей («SemiFit», «ФСЭЭ fitter»), внесенных в государственный реестр программ для ЭВМ. Методики и программный комплекс успешно использованы для анализа электронно-оптических свойств систем Si02:Si, Si02:Sn. Si02:Si:C.

2. Обоснована и подтверждена необходимость применения время-разрешенной фотолюминесцентной спектроскопии с импульсным синхротронным возбуждением для исследования закономерностей люминесценции полупроводниковых наночастиц в тонкопленочной матрице Si02.

3. Характерная особенность фотолюминесцентной спектроскопии имплантированных тонкопленочных наноструктур с синхротронным ВУФ-возбуждением состоит в том, что получаемая в эксперименте информация искажена эффектами интерференции. Для анализа указанных эффектов разработан и реализован расчетный метод моделирования интерференционных явлений, учитывающий пространственное распределение люминесцирующих кластеров (квантовых точек) по толщине тонкопленочной матрицы. С использованием разработанного метода и оригинального программного обеспечения выполнена коррекция экспериментальных спектров, на основе которых определены достоверные значения спектроскопических параметров люминесцирующих пленок 8Ю2:81+, 8Ю2:8п+.

4. Изучены закономерности низкотемпературной люминесценции имплантированных пленок, обнаружено проявление квантово-размерных эффектов в люминесценции кластеризованных ионов-имплантантов, идентифицированы квантовые точки простого (81, С) и бинарного (8Ю) составов. В рамках модели пространственно-ограниченных экситонов рассчитаны размерные характеристики люминесцирующих наночастиц (3 - 5 нм), согласующиеся с результатами электронно-микроскопических измерений.

5. Показано, что при температурах жидкого гелия в процессе возбуждения люминесценции квантовых точек значительную роль играют подвижные экситоны матрицы 8Ю2. Вывод о высокой подвижности экситонов базируется на анализе лоренцевой формы полосы возбуждения 10.2 эВ и микросекундной кинетике затухания свечения. Для системы «матрица 8Ю2 - кластер углерода» предложена соответствующая схема оптических переходов.

6. Исследована энергетическая структура имплантированных пленок 8Ю2:0+, 8Ю2:8+. Идентифицированы молекулярные центры свечения 02, 02", 802 и детально изучены их спектроскопические свойства. Общая закономерность люминесценции центров кислорода и серы состоит в проявлении внутримолекулярных электронно-колебательных взаимодействий. Отличительная особенность люминесценции центров 02 заключается в аномально большом интервале между энергетическим положением полос возбуждения и излучения.

7. Совокупность полученных экспериментальных данных позволяет прогнозировать потенциальную возможность использования квантовых точек и С в имплантированных пленках БЮ2 для сенсибилизации люминесценции молекулярных центров 02, 02" и 82. Совпадение энергетического положения возбужденных состояний молекулярных центров, кремниевых и углеродных кластеров обеспечивает

126 благоприятные условия для безызлучательиой передачи энергии между возбужденными состояниями ne-Si—>02(02"), nc-C*—>S2* и nc-C*—>S02* при повышенных (комнатных) температурах.

Автор выражает глубокую благодарность:

1. Научному руководителю Кортову Всеволоду Семеновичу за помощь и поддержку в ходе подготовки диссертационной работы.

2. Научному консультанту Зацепину Анатолию Федоровичу за многочисленные плодотворные консультации по тематике диссертационной работы и помощь в проведении научных исследований.

3. Профессору Пустоварову Владимиру Алексеевичу за осуществление люминесцентных экспериментов на синхротроне ОЕБУ.

Заключение

1. Electroluminescence in the visible range during anodic oxidation of porous silicon films / A. Halimaoui, C. Oules, G. Bomchil, A. Bsiesy, F. Gaspard, R. Ilerino, M. Ligeon, F. Muller // Appl. Phys.Lett. 1991. - Vol.59. - P.304-306.

2. Lalic, N. Characterization of a porous silicon diode with efficient and tunable electroluminescence / N. Lalic, J. Linnros // J. Appl. Phys. 1996. - Vol.80, №10. -P.5971-5977.

3. Red electroluminescence in Si+-implantcd sol-gel-derived Si02 films / K. Luterova, I. Pclant, J. Valenta, J.-L. Rehspringer, D. Muller, J.J. Grob, J. Dian, B. Honerlage // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol.77, №19. - P.2952-2954.

4. Optical properties of silicon nanocrystal LEDs / J. De La Torre, A. Soui, A. Poncet, C. Busseret, M. Lemiti, G. Bremond, G. Guillot, O. Gonzalez, B. Garrido, J.R. Morante, C. Bonafos // Physica E. 2003. - Vol.16. - P.326-330.

5. Light emitting devices based on nanocrystalline-silicon multilayer structure / M. Wang, A. Anopchenko, A. Marconi, E. Moser, S. Prezioso, L.Pavesi, G. Pucker, P.Bellutti, L.Vanzetti // Physica E. 2009. - Vol.41, - P.911-915.

6. Enhancement of electroluminescence in p-i n structures with nano-crystalline Si/Si02 multilayers / D.Y. Chen, D.Y. Wei, J. Xu, P.G. Han, X. Wang, Z.Y. Ma, K.J. Chen, W.H. Shi, Q.M. Wang // Semicond. Sei. Technol. 2008. - Vol.23. - P. 015013.

7. Optical gain in silicon nanocrystals / L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F. Priolo // Nature (London). 2000. - Vol.408. - P.440-444.

8. Optical gain in Si/Si02 lattice: Experimental evidence with nanosecond pulses / L. Khriachtchev, M. Rasanen, S. Novikov, J. Sinkkonen // Appl. Phys. Lett. 2001. -Vol.79, №9. - P. 1249-1251.

9. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures / G. Franzo, A. Irrera. E.C. Moreira, M. Miritello, F. lacona, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica, F. Priolo // Appl. Phys. A. 2002. - Vol.74. - P. 1-5.

10. Optical gain in silicon nanocrystals / L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F. Priolo // Nature (London). 2000. - Vol.408. - P.440-444.

11. A silicon nanocrystals based memory / S. Tiwari, F. Rana, H. Hanafi, A. Hartstein, E.F. Crabbe, K. Chan // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol.68. - P. 1377-1379.

12. De Blauwe, J. Nanocrystal nonvolatile memory devices / Jan De Blauwe // IEEE 'frans. Nanotechnology. 2002. - Vol.1, №1. - P.72-77.

13. Volatile and nonvolatile memories in silicon with nano-crystal storage / S. Tiwari, F. Rana, K. Chan, H. Hanafi, C. Wei, D. Buchanan // IEEE Int. Electron Devices Meeting Tech. Dig. 1995. P. 521-524.

14. Елисеев A.A., Лукашин A.B. Функциональные наноматериалы / под. ред. Ю.Д. Третьякова, М.:Физматлит, 2010. 456 е.

15. М. Nastasi J.W. Mayer (2006) Ion Implantation and Synthesis of Materials, Springer, Berlin Heidelberg New York.

16. Зацепин А.Ф., Касчиева С., Бирюков Д.Ю. и др. Образование и электроннолучевой отжиг имплантациоппых дефектов в тонкопленочной гетероструктуре Si-Si02 // Журнал технической физики. 2009. Т.79. №2. С. 155-158.

17. Weeks R.A. Optical and magnetic properties of ion implanted glasses, in: J. Zarzychi (Ed.), Materials Science and Technology, vol. 9, VCII, Weinheim, 1991, p. 331, and references therein.

18. Salh R., Fitting L., Kolesnikova E.V. и др. Si and Ge nanocluster formation in Silica matrix // Физика и техника полупроводников. 2007. Т.41, №4. С.397-402.

19. R.T. Holm, S.W. McKnight, E.D. Palik, W. Lukosz. Applied Optics V. 21. No. 14 (1982) p.2512-2519.

20. Zatsepin, A.F. Buntov, E.A., Kortov, V.S. et al. J. Phys.: Condens. Matter, 24 (2012) 045301.

21. Ekimov, A.I. Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots in Glass Matrix // Physica Scripta. 1991. T39, P.217.

22. Borelli N.F., Flail D. W., Holland H.J., Smith D.W. Quantum confinement effects of semiconducting microcrystallites in glass //J. Appl. Phys. 1987. V.61. P.5399.

23. Brus L.E. Quantum crystallites and nonlinear optics // Appl. Phys. A. 1991. V.53. P.465-474.

24. Bawendi M.G., Steigerwald M.L. Brus L.E. The Quantum Mechanics of Larger Semiconductor Clusters ("Quantum Dots") И Annual Rev. Phys. Chem. 1990. V.41 P.477.

25. Wang Y. Nonlinear optical properties of nanometer-sized semiconductor clusters // Acc. Chem. Res. 1991. V.24. P.133.

26. Banyai, L. and S.W. Koch (1993): Semiconductor Quantum Dots, Series on Atomic, Molecular and Optical Physics Vol. 2, World Scientific, Singapore.

27. Haug, H. and L. Banyai, (eds.) (1989): Optical Switching in Low-Dimensional Systems, Plenum Press, New York.

28. DAndrea, A., R. Del Sole, R. Girlanda, and A. Quattropani (eds.) (1992): Optics of Excitons in Confined Systems, IOP Conf. Ser. 123, IOP Publishing Ltd. Bristol.

29. Identification of radiative transitions in highly porous silicon / P.D.J. Calcott, K.J. Nash, L.T. Canham, M.J. Kane, D. Brumhead // J. Phys: Condens. Matter. 1993. - Vol.5. -P.L91-L98.

30. Brus L. E. Electron-electron and electron-hole interactions in small semiconductor crystallites: The size dependence of the lowest excited electronic state // J. Chem. Phys. 1984. V.80. P.4403-4410.

31. Vasilevskiy M. I. "Exciton-phonon interaction in semiconductor nanocrystals" in A. L. Rogach (Ed.) "Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots Synthesis, Assembly, Spectroscopy and Applications", Springer-Verlag/Wicn (2008).

32. Bockelmann U„ Bastard G. Phonon scattering and energy relaxation in two-, one-, and zero-dimensional electron gases // Physical Review B. 1990. V.42 P.8947-8951.

33. Fomin V.M., Gladilin V.N., Devreese J.T. et al. Photoluminescence of spherical quantum dots. // Phys. Rev. B. 1998. V.57. P.2415-2425.

34. Devreese J.T. Frohlich polaron from 0D to 3D: concepts and recent developments. // J. of Physics Condensed Matter. 2007. V.19. P.255201.

35. Vasilevskiy M.I., Anda E.V. Makler S.S. Electron-phonon interaction effects in semiconductor quantum dots: a non-perturbative approach. // Phys. Rev. B. 2004. V.70. P.035318.

36. Jacak L. Machnikowski P., Krasnyi J., Zoller P. Coherent and incoherent phonon processes in artificial atoms. // European Physical Journal D. 2003. V.22 P.319- 331.

37. Besombes L., Kheng K., Marsal L., Mariette II. Acoustic phonon broadening mechanism in single quantum dot emission. // Phys. Rev. B. 2001. V.63. P. 155307.

38. Krummheuer B., Axt V.M., Kuhn T. Theory of pure dephasing and the resulting absorption line shape in semiconductor quantum dots. Phys. Rev. B. 2002. V.65 P.195313.

39. Henderson B., Imbusch G.F. (1989) Optical spectroscopy of solids. Oxford University Press.

40. Allan G., Delercu C. Energy transfer between semiconductor nanocrystals: validity of Forster's theory. // Phys. Rev. B 2007. V.75. P. 19531 1.

41. Magruder R.H. Ill, Weeks R. A., Weller R. A., Zuhr R. A. Effects of multi-energy Si and O ion implantation on the optical properties of silica // J. of Non-Cryst. Solids. 2002. V.304. P.224-232.

42. Magruder R.II. Ill, Weeks R. A. Weller R. A. Luminescence and absorption in type III silica implanted with multi-energy Si, O and Ar ions // J. of Non-Cryst. Solids. 2003. V.322. P.58-67.

43. Carvalho W., Dumas P., Corset J., Newman V. Raman spectra and oxygen-related absorption bands in pure silica core fibres // J. Raman Spectroscopy. 1985. V.16 P.330-331.

44. L. Skuja, in: G. Pacchioni, L. Skuja, D.L. Griscom (Eds.), Defects in Si02 and Related Dielectrics: Science and Technology, NATO Science Series, Kluwer Academic, Dordrecht, Netherlands, 2000, p. 73.

45. Skuja L., Guttler B. Detection of Interstitial Oxygen Molecules in Si02 Glass by a Direct Photoexcitation of the Infrared Luminescence of Singlet 02 // Phys. Rev. Lett. 1996. V.77. P.2093.

46. Badger R.M., Wright A.C., Whitlock R.F. Absolute Intensities of the Discrete and Continuous Absorption Bands of Oxygen Gas at 1.26 and 1.065 p and the Radiative Lifetime of the 1 Ag State of Oxygen // J. Chem. Phys. 1965. V.43 P.4345.

47. Schweitzer C., Schmidt R. Physical Mechanisms of Generation and Deactivation of Singlet Oxygen//Chem. Rev. 2003. V.103. P.1685-1758.

48. Mochizuki, K., Nainihira, Y., Kuwazuru, M., and Nunokawa, M., Influence of Hydrogen on Optical Fiber Loss in Submarine Cables, J. Lightwave Technol., 1984, vol. 2, pp. 802-807.

49. Герасимова В. П., Заворотный 10. С., Рыбалтовский А. О. и др. Центры окраски кварцевых стекол, легированных серой: спектроскопические проявления междоузельпого молекулярного иона S2+ // Физика и химия стекла. 2002. Т.28. №1. С.8-16.

50. Герасимова В. И., Рыбалтовский А. О., Чернов П. В. и др. Центры окраски кварцевых стекол, легированных серой: спектроскопические проявления междоузельной молекулы S02 // Физика и химия стекла. 2003. Т.29. №3. С.329-334.

51. Герасимова В. П., Рыбалтовский А. О., Чернов П. В., Циммерер Г. Влияние матрицы кварцевого стекла на спектры междоузельпых молекул S2 // Физика и химия стекла. 2002. Т.28. №2. С.89-98.

52. Е. Gross, D. Kovalev, N. Kunzner, J. Diener, and F. Koch. Spectrally resolved electronic energy transfer from silicon nanocrystals to molccular oxygen mediated by direct electron exchange // Physical Review В 68, 115405 (2003).

53. Кортов B.C., Слесарев А.И., Рогов В.В. Экзоэмиссиоиный контроль поверхности деталей после обработки. Киев: Паукова думка (1986).

54. Арбузов В.И., Зацепин А.Ф., Кортов B.C., Толстой М.Н. Физика и химия стекла, 19 (1994) 475-481.

55. Зацепин, А.Ф. Анализ неселективных спектров фотостимулированной электронной эмиссии с поверхности облученных диэлектриков / А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков, B.C. Кортов // ЖПС. 2005. Т. 72, № 3, с. 381-385.

56. Зацепин, А.Ф. Учет нестационарпости при анализе спектров фотостимулированной электронной эмиссии с поверхности облученных диэлектриков / А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков, B.C. Кортов // ЖПС, 2005. Т. 72. № 5. с. 615-621.

57. Zatsepin, A.F. Method for the analysis of nonselective spectra of optically stimulated electron emission from irradiated dielectrics Текст. / A. F. Zatsepin, D. Yu. Biryukov, and V. S. Kortov // phys. stat. sol. (a). 2005. 202, No. 10, 1935-1947

58. А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков, B.C. Кортов. Фотоэлектронная спектроскопия Е'-центров в кристаллическоми стеклообразном диоксиде кремния // Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 2, с.229-238

59. A.F. Zatsepin, V.S. Kortov, D.Yu. Biryukov. Non-radiative relaxation of excited states of non-bridging oxygen hole centcrs in silica // Phys. stat. sol. (c) 4, No. 3, 789- 792 (2007)

60. А.Ф. Зацепин. Статика и динамика возбужденных состояний кислородно-дефицитных центров в Si02 // Физика твердого тела, 2010, том 52, вып. 6, с.1104-1114.

61. А.Ф. Зацепин, B.C. Кортов, Н.В. Гаврилов, Д.Ю. Бирюков. Фотоэмиссионные и люминесцентные свойства кварцевого стекла, имплантированного Cuf ионами // Поверхность. Рентгеновские, синхротроппые и нейтронные исследования, 2008, вып. 6. с. 31-34.

62. U. Woggon. Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots. Springer Tracts in Modern Physics. Volume 136. (1997) Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York.

63. Canham L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers. // Appl. Phys. Lett. 1990. V.57. P. 1046-1049.

64. Shimizu-Kvayama Т., Oshima M., Niimi T. et al. Visible photoluminescence related to Si precipitates in Si+-implanted Si02 // J. Phys.: Condens. Matter. 1993. V.5. P.L375.

65. Guo L., Leobandung E., Cliou S. Y. A room-temperature silicon single-electron metal-oxide-semiconductor memory with nanoscale floating-gate and ultranarrow channel. // Appl. Phys. Lett. 1997. V.70. P.850-853.

66. Tiwari S., Rana F., Hanafi II. et al. A silicon nanocrystals based memory. // Appl. Phys. Lett. 1996. V.68. P.1377-1380.

67. Lalic N., Linnros J. Light emitting diode structure based on Si nanocrystals formed by implantation into thermal oxide. //J. of Luminescence 1999. V.80. P.263-267.

68. Normand P., Tsoukalas D., Kapetanakis E. et al. Formation of 2-D Arrays of Silicon Nanocrystals in Thin Si02 Films by Very-Low Energy Si+ Ion Implantation // Electrochem. Solid State Lett. 1998. V.l. P.88-90.

69. Pavesi L., Dal Negro L., Mazzoleni C. et al. Optical gain in silicon nanocrystals // Nature 2000. V.408. P.440-444.

70. Fujii M., Yoshida M., Kanzavva Y. et al. 1.54 pm photoluminescence of Er3+ doped into Si02 films containing Si nanocrystals: Evidence for energy transfer from Si nanocrystals to Er3+ // Appl. Phys. Lett. 1997. V.71. P.l 198.

71. Brongersma M. L., Polman A., Min K. S., Atvvater H. A. Depth distribution of luminescent Si nanocrystals in Si implanted Si02 films on Si // J. Appl. Phys. 1999. V.86. P.759.

72. Brongersma M. L., Polman A., Min K. S. et al. Tuning the emission wavelength of Si nanocrystals in Si02 by oxidation. //Appl. Phys. Lett. 1998. V.72. P.2577-2580.

73. Neufeld E., Wang S., Apetz R. et al. Effect of annealing and H2 passivation on the photoluminescence of Si nanocrystals in Si02 // Thin Solid Films 1997. V.294. P.238-241.

74. Brongersma M. L., Kik P. G., Polman A., Min K. S., Atwater H. A. Size-dependent electron-hole exchange interaction in Si nanocrystals // Appl. Phys. Lett. 2000. V.76. P.351-354.

75. Zhuralev K. S., Gilinsky A. M., Kobitsky A. Y. Mechanism of photoluminescence of Si nanocrystals fabricated in a Si02 matrix // Appl. Phys. Lett. 1998. V.73. P.2962-2965.

76. Shimizu-Iwayama T., Hole D.E. Boyd I.W. Mechanism of photoluminescence of Si nanocrystals in Si02 fabricated by ion implantation: the role of interactions of nanocrystals and oxygen // J. Phys.: Condens. Matter 1999. V.l 1, P.6595.

77. White C. W., Withrovv S. P., Meldrum A. et al. Optical Properties Of Si Nanocrystals Formed In Si02 By Ion Implantation // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1998. V.507. P.249.

78. Kovalev D., Diener J., Heckler H. et al. Optical absorption cross sections of Si nanocrystals //Phys. Rev. B 2000. V.61. P.4485-4487.

79. Wolkin M. V., Jörne 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. P.197-200.

80. Kim S., Choi S.-H. Size-Dependent Correlation of the Photoluminescence Lifetime with Si Suboxide States at Si nanocrystal // J. of the Korean Phys. Soc. 2008. V.52. No.2. P.462-465.

81. Cooke D. W., Bennet B. L., Farnum E. H. et al. SiOx luminescence from light-emitting porous silicon: Support for the quantum confinement/luminescence center model // Appl. Phys. Lett. 1996. V.68. P.1663-1665.

82. Filonov A. B., Kholod A. N., Borisenko V. E. et al. Oxygen effect on optical properties of nanosize silicon clusters//Phys. Rev. B 1998. V.57. P. 1394-1397.

83. Min K.S., Schcglov K.V., Yang C.M. et al. Defect-related versus excitonic visible light emission from ion beam synthesized Si nanocrystals in Si02 // Appl. Phys. Lett. 1996. V.69. P.2033-2036.

84. Withrow S.P., White C.W., Meldrum A. et al. Effects of hydrogen in the annealing environment on photoluminescence from Si nanoparticles in Si02 // J. Appl. Phys. 1999. V.86. P.396.

85. López M., Garrido B., Bonafos C. et al. Model for efficient visible emission from Si nanocrystals ion beam synthesized in Si02 // Nucl. Instrum. Methods B 2001. V.178. P.89-92.

86. Yanagiya S. Ishida M. Optical and electrical properties of A1203 films containing silicon nanocrystals //J. Electron. Mater. 1999. V.28. P.496-502.

87. Godefroo S., Hayne M., Jivanescu M. et al. Classification and control of the origin of photoluminescence from Si nanocrystals // Nature Nanotechnology 2008. V.3. P. 174178.

88. Zatsepin A.F., Pustovarov V.A., Kortov V.S., Buntov E.A., Fitting H.-J. Time-resolved photoluminescence of implanted Si02:Si+ films // J. of Non-Cryst. Sol. 2009. V.355. P.l 119-1122.

89. White C.W., Budai J.D., Withrow S.P. et al. Encapsulated semiconductor nanocrystals formed in insulators by ion beam synthesis // Nucl. Instrum. Methods B 1998. V.141. P.228-240.

90. A. Meldrum, E. Sonder, R. A. Zuhr, I. M. Anderson, J. D. Budai, C. W. White, L. A. Boatner,D. O. Henderson / A transmission electron microscopy investigation of sulfide nanocrystals formed by ion implantation // J. Mater. Res. 1999, 14, 4489.137

91. D. Matsuura, Y. Kanemitsu, T. Kushida, C. W. White, J. D. Budai, A. Meldrum / Optical characterization of CdS nanocrystals in A1203 matrices fabricated by ion-beam synthesis // Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 2289.

92. J.Y. Fan, X.L. Wu, Paul K. Chu / Low-dimensional SiC nanostructures: Fabrication, luminescence, and electrical properties // Progress in Materials Science 51 (2006) 9831031.

93. Devaty RP, Choyke WJ. / Optical Characterization of Silicon Carbide Polytypes // Phys Stat Sol (a) 1997;162:5-38.

94. Canham LT. / Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers. //Appl Phys Lett 1990;57:1046-1048.

95. Cullis AG, Canham LT, Calcott DJ. / The structural and luminescence properties of porous silicon. // J Appl Phys 1997;82: 909-965.

96. Brus LB, Szajowski PF, Wilson WL, Harris TD, Schupler S, Citrin PH. / Electronic Spectroscopy and Photophysics of Si Nanocrystals: Relationship to Bulk c-Si and Porous Si.//J. Am Chem Soc 1995;117:2915-2922.

97. Liao LS, Bao XM, Yang ZF, Min NB. / Intense blue emission from porous |i-SiC formed on C-t-implanted silicon. //Appl. Phys. Lett. 66, 2382-2384 (1995).

98. Zhao J, Mao DS, Lin ZX, Jiang BY, Yu YII, Liu XII, et al. / Intense short-wavelength photoluminescence from thermal Si02 films co-implanted with Si and С ions. Appl. Phys. Lett. 73, 1838-1840 (1998).

99. Wu XL, Siu GG, Stokes MJ, Fan DL, Gu Y, Bao XM. / Blue-emitting (3-SiC fabricated by annealing C60 coupled on porous silicon. // Appl. Phys. Lett. 77, 12921294 (2000).

100. Petrova-Koch V, Sreseli O, Polisski G, Kovalev D, Muschik T, Koch F. / Luminescence enhancement by electrochemical etching of SiC(6H). // Thin Solid Films. 255, 107-1 10 (1995).

101. Tetelbaum, D.I., Mikhaylov, A.N., Vasiliev, V.K. et al: Effect of carbon implantation on visible luminescence and comosition of Si-implanted Si02 layers. Surface & Coatings Technology. 203. 2658 2663 (2009).

102. А.И. Белов, A.H. Михайлов и др. / Формирование и «белая» фотолюминесценция нанокластеров в пленках SiOx, имплантированных ионами углерода // Физика и Техника Полупроводников, 2010, т. 44, вып. 11, с. 1498-1503.138

103. Perez-Rodriguez A, Gonzalez-Varona O, Garrido B, Pellegrino P, Morante JR, Bonafos C, et al. / White luminescence from Si+ and C+ ion-implanted Si02 films // J Appl Phys 2003;94:254.

104. Hosono H., Matsunami N. Structural defects and chemical interaction of implanted ions with substrate structure in amorphous Si02 // Phys. Rev. B. 1993. V.48. No. 18. P.13469-13473.

105. Ziegler J.F., Biersack J.P., Ziegler M.D. SRIM The Stopping and Range of Ions in Matter // http://srim.org.

106. H.-J. Fitting, L. Fitting Kourkoutis, R. Salh. M. V. Zamoryanskaya, and B. Schmidt. / Silicon nanocluster aggregation in Si02:Si layers. // Phys. Status Solidi A 207, No. 1, 117-123 (2010).

107. H.-J. Fitting, L. Fitting Kourkoutis, R. Salh, M. V. Zamoryanskaya, B. Schmidt. / Silicon nanocluster aggregation in Si02:Si layers // Phys. Status Solidi A 207, No. 1, 117-123 (2010).

108. Galeener F. L. / Planar rings in glasses // Solid State Commun., 1982. V.44. P. 1037.

109. Galeener F.L. / Band limits and the vibrational spectra of tetrahedral glasses // Phys. Rev. B, 1978. V.19. P.4292.

110. Murray R. A., Ching W. Y. / Electronic- and vibrational-structure calculations in models of the compressed Si02 glass system // Phys. Rev. B, 1989. V.39. P. 1320.

111. Kuiri P. K„ Lenka H. P., Ghatak J., Sahu G., Joseph B„ Mahapatra D. P. / Formation and growth of Sn02 nanoparticles in silica glass by Sn implantation and annealing // J. Appl. Phys. 2007. V.102. P.024315.

112. Meier C., Ltittjohann S., Kravets V. G. / Vibrational and defect states in SnOx nanoparticles // J. Appl. Phys., 2006. V.99. P. 113108.

113. Katiyar R. S., Dawson P., Hargreave M. M., Wilkinson G. R. / Dynamics of the rutile structure. III. Lattice dynamics, infrared and Raman spectra of Sn02 // J. Phys. C: Sol. State Phys., 1971. V.4. P.2421.

114. Ansari S. G„ Dar M. A., Dhage M. S„ Kim Y. S„ Ansari Z. A., Al-Hajry A., Shin H.-S. / A novel method for preparing stoichiometric Sn02 thin films at low temperature // Rev. Sci. Instr., 2009. V.80. P.045112.

115. Seats M. G., Atkins G. R„ Poole S. B. / Photolytic Index Changes in Optical Fibers // Annu. Rev. Mater. Sci., 1993. V.23. P.381.

116. Пустоваров, В.А. / Электронные возбуждения и радиационные процессы в неорганических сцинтилляторах. индуцированные синхротронным излучением // Дисс. Д.ф.-м.н., Екатеринбург, 1994 г.

117. Zimmerer, G., 2007. / SUPERLUMI: a unique setup for luminescence spectroscopy with synchrotron radiation. // Radiation Measurements 42, 859-864.

118. G. Zimmerer / Status report on luminescence investigations with synchrotron radiation at HASYLAB // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A308 (1991) 178.

119. R. Smirani, F. Martin, G. Abel, Y.Q. Wang, M. Chicoine, G.G. Ross / The effect of size and depth profile of Si-nc imbedded in a Si02 layer on the photoluminescence spectra // J. Luminescence 115, 62-68 (2005).

120. D.L. Windt. / IMD—Software for modeling the optical properties of multilayer films // Computers in Physics, 12, 360 (1998).

121. S.W. Smith. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. California Technical Publishing, San Diego, 1997.

122. Зайдель A.H., Шрейдер Е.Я. Вакуумная спектроскопия и ее применение. М.: Наука, 1976.432 с.

123. Ушкова В.И., Кортов B.C. Некоторые вопросы метрологии экзоэмиссионного контроля // VIII Всесоюзн. науч.-техн. конф. по неразрушающим физическим методам и средствам контроля: Тез. докл. Кишинев, 1977. Т.З. С.539-541.

124. Arbuzov V.I., Zatsepin A.F., Kortov V.S., Tolstoi M.N., Tyukov V.V. / Electronic spectroscopy of intrinsic and extrinsic color centers in surface layers of alkali silicate glasses//J. Non-Crystalline Solids. 1991. v. 134. P.208-217.

125. Zatsepin A.F., Shchapoba J.V., Kortov V.S. Biryukov D.Yu. / Structural disordering effects in optical and electronic properties of phosphate glass. // Proc. XVII Intern. Congress on Glass, Beijing, China, 1995, v.2., p.449-454

126. Zatsepin A.F., Biryukov D.Yu., Kortov V.S. / Method for the analysis of nonselective spectra of optically stimulated electron emission from irradiated dielectrics //Phys. Status Solidi. A202, 10, 1935 (2005).

127. Weinstein, I.A., Zatsepin, A.F. / Modified Urbach's rule and frozen phonons in glasses // Physica Status Solidi C: Conferences 1 (11), pp. 2916-2919

128. Zatsepin A.F., Kortov V.S., Shchapova J.V. / Electron-Phonon Interactions and "Frozen" Phonons during ФСЭЭ of Amorphous Materials. // Scientific Reports of Technical University of Opole, Ser. Physics. 1995. V.16. N215. P.5-14.

129. A.F. Zatsepin, E.A. Buntov / Time-resolved photoluminescence of implanted Si02:Si+films//J. Non-Cryst. Solids. 2009. V. 355. N. 18-21. P. 1123.

130. А.Ф. Зацепин, E.A. Бунтов. Программа для анализа неселективпой компоненты спектров ФСЭЭ «OSEE fitter». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2008615379 от 11 ноября 2008 г.

131. М. Kranjcec, LP. Studenyak, M.V. Kurik / On the Urbach rule in non-crystalline solids //J. Non-Cryst. Solids. 2009. V. 355. N. 1. P. 54.

132. D.L. Griscom, in: G. Pacchioni, L. Skuja, D.L. Griscom (Eds.), Defects in Si02 and Related Dielectrics: Science and Technology, Kluvver Academic Publishers, 2000, p. 117.

133. Yu. D. Glinka, S.-H. Lin., Y.-T. Chen, / The photoluminescence from hydrogen-related species in composites of Si02 nanoparticles // Appl. Phys. Lett., 75, (1999) p.778-780.

134. S.W. Smith. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. California Technical Publishing, San Diego, 1997.

135. Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross, Nanotechnology 15 (2004) 1554.

136. T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, M. Akai. S. Nakao, K. Saitoh, J. Non-Cryst. Solids 187 (1995) 1 12.

137. S.P. Withrow, C.W. White, A. Meldrum, J.D. Dubai, D.M. Hambree Jr., J.C. Barbour, J. Appl. Phys. 86 (1999) 396.

138. L. Ding, T. P. Chen, Y. Liu, C. Y. Ng, S. Fung. / Optical properties of silicon nanocrystals embedded in a Si02 matrix. // Physical Review В 72, 125419 (2005).

139. Lopes J.M.J., Kremer F., Fichtner P.F.P., Zawislak F.C. / Correlation between structural evolution and photoluminescence of Sn nanoclusters in Si02 layers // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 2006. V.242. P. 157.

140. L. Rebohle, J. von Borany. H. Frob. et al. / Ion beam synthesized nanoclusters for silicon-based light emission // Nuclear Instruments & Methods in Physics Research В 188, 28 (2002).

141. Huang S., Chen Y., Xiao H., Lu F. / Characterization of Sn and Si nanocrystals embedded in Si02 matrix fabricated by magnetron co-sputtering // Surf. & Coat. Techn., 2010. V.205. P.2247-2250.

142. A.N. Trukhin et al. / Silicon dioxide thin film luminescence in comparison with bulk silica//Journal of Non-Crystalline Solids 223 (1998) 1 14-122.

143. F. Messina, E. Vella, M. Cannas, and R. Boscaino / Evidence of Delocalized Excitons in Amorphous Solids // Phys. Rev. Lett. 105, 116401 (2010).

144. E. Vella, F. Messina, M. Cannas, R. Boscaino / Unraveling exciton dynamics in amorphous silicon dioxide: Interpretation of the optical features from 8 to 11 eV // Phys. Rev. B 83, 174201 (2011).

145. D'Amico M., Messina F., Cannas M., Leone M., Boscaino R. / Isoelectronic Series of Oxygen Deficient Centers in Silica: Experimental Estimation of Homogeneous and Inhomogeneous Spectral Widths //J. Phys. Chem. A, 2008. V.112. P.12104.

146. Y. Toyozawa / Dynamics and instabilities of an exciton in the phonon field and the correlated absorption-mission spectra // Pure & Appl. Chern., Vol. 69, No. 6, pp. 1171-1 178, 1997.

147. A. N. Trukhin, in Defects in Si02 and Related Dielectrics: Science and Technology, edited by G. Pacchioni, L. Skuja, and D. L. Griscom (Kluwer Academic, New York. 2000), p. 235.

148. C. Itoh, K. Tanimura, N. Itoh, and M. Itoh / Threshold energy for photogeneration of self-trapped excitons in Si02 // Phys. Rev. B 39, 11 183 (1989).

149. C. Mathioudakis, G. Kopidakis. P. Patsalas. P.C. Kelires / Disorder and optical properties of amorphous carbon // Diamond Relat. Mater. 16 (2007) 1788.

150. V.V. Afanas'ev. M. Bassler, G. Pensl, M.J. Schulz, E. Stein von Kamienski / Band offsets and electronic structure of SiC/Si02 interfaces //J. Appl. Phys. 79 (1996) 3108.

151. G. Ghislotti, B. Nielsen, P. Asoka Kumar, et al / Effect of different preparation conditions on light emission from silicon implanted Si02 layers // J. Appl. Phys. 79 (1996)8660.

152. T. Inokuma, Y. Wakayama, T. Muramoto, R. Aoki, Y. Kurata, S. Hasegawa / Optical properties of Si clusters and Si nanocrystallites in high-temperature annealed SiOx films //J. Appl. Phys. 83 (1998) 2228.

153. L.X. Yi, J. Heitmann, R. Scholz, M. Zacharias / Tailoring the electronic properties of GaAs/AlAs superlattices by InAs layer insertions // Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 661.

154. U. Serincan, G. Aygun, R. Turan / Spatial distribution of light-emitting centers in Si-implanted Si02 // J. Lumin. 113 (2005) 229.

155. A.F. Zatsepin, E.A. Buntov, A.L. Ageev. / The relation between static disorder and photoluminescence quenching law in glasses: A numerical technique // J. of Luminescence 130 (2010) 1721-1724.

156. R.A. Street / Recombination in a-Si:H: Defect luminescence // Adv. Phys. 1976 V.25 P.397.

157. N.F. Mott, E.A. Davis. Electronic Processes in Non-crystalline Materials, Oxford University Press, 1979, 604 p.

158. Wang, M. Righini, A. Gnoli, S. Foss, T. Finstad, U. Serincan, R. Turan / Thermal activation energy of crystal and amorphous nano-silicon in Si02 matrix // Solid State Communications. 2008. - Vol.147. - P.461-464.

159. S. Agnello, R. Boscaino, M. Cannas et al. / Competitive relaxation processes of oxygen deficient centers in silica // Physical review B 67, 033202 (2003).

160. L. Vaccaro, M. Cannas, V. Radzig, and R. E^oscaino / Luminescence of the surface nonbridging oxygen hole center in silica: Spectral and decay properties // Physical review B 78. 075421 (2008).

161. L. Vaccaro. M. Cannas. and V. Radzig. / Vibrational properties of the surface-nonbridging oxygen in silica nanoparticles // Physical review B 78, 233408 (2008).

162. A.F. Zatsepin, D.Yu. Biryukov, V.S. Kortov / Method for the analysis of nonselective spectra of optically stimulated electron emission from irradiated dielectrics //Phys. Stat. Sol. (a). 2005. V. 202. N. 10. P.1935.

163. A.F. Zatsepin, E.A. Buntov, V.S. Kortov, D.l. Tetelbaum, A.N. Mikhaylov, A.L Belov / Mechanism of quantum dot luminescence excitation within implanted Si02:Si:C films // J. Phys.: Condens. Matter 24 (2012) 045301 (1 Opp)

164. Defccts in Si02 and Related Dielectrics: Science and Technology, edited by G. Pacchioni, L. Skuja, and D. L. Griscom (Kluvver Academic Publishers, USA, 2000).

165. K. Platzoder. / Temperature Effects on the Vacuum Ultraviolet Reflectance of a-Quartz // Phys. Status Solidi 29, K63 (1968).

166. H. R. Philipp / Optical properties of non-crystalline Si, SiO, SiOx and Si0211 J. Phys. Chem. Solids 32, 1935 (1971).

167. S. M. Vlaming, V. A. Malyshev, and J. Knoester / Localization properties of one-dimensional Frenkel excitons: Gaussian versus Lorentzian diagonal disorder // Phys. Rev. B 79, 205121 (2009).

168. A. Huijser et al. / The Mechanism of Long-Range Exciton Diffusion in a Nematically Organized Porphyrin Layer // J. Am. Chem. Soc. 130, 12 496 (2008).

169. M. Schreiber and Y. Toyozawa / Numerical Experiments on the Absorption Lineshape of the Exciton under Lattice Vibrations. I. The Overall Lineshape. // J. Phys. Soc. Jpn. 51, 1528 (1982).

170. R. Kubo / Stochastic Liouville Equations // J. Math. Phys. (N.Y.) 4, 174 (1963).

171. A. N. Trukhin / Excitons in Si02: a review // J. Non-Cryst. Solids 149, 32 (1992).

172. E. I. Rashba, in Excitons; Selected Chapters, edited by E. I. Rashba and M. D. Sturge -Elsevier, Amsterdam, (1987), p. 273.

173. Yu. D. Glinka et al. / Size effect in self-trapped exciton photolumincsccnce from Si02-based nanoscale materials // Physical Review B, V. 64, (2001) 085421

174. S. R. George, J. A. Leraas, S. C. Langford, J. T. Dickinson / Interaction of vacuum ultraviolet excimer laser radiation with fused silica. I. Positive ion emission // J. of Applied Physics 107, 033107 (2010)

175. A. J. Kenyon, M. Wojdak, I. Ahmad, W. H. Loh, C. J. Oton. / Generalized rate-equation analysis of excitation exchange between silicon nanoclusters and erbium ions. // Phys. Rev. B 77, 035318, 2008

176. M.J.L. Portoles, P.M.D. Gara, M.L. Kotler, S. Bertolotti, E.S. Roman, H.B. Rodriguez, M.C. Gonzalez / Silicon Nanoparticle Photophysics and Singlet Oxygen Generation //Langmuir 2010, 26(13), 10953 10960.

177. K. Kajihara, et al / Diffusion and reactions of interstitial oxygen species in amorphous Si02: A review // J. Non-Cryst. Solids 354 (2008) 224-232.

178. K.-P. Huber, G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure: IV. Constants of Diatomic Molecules, Van Nostrand, New York, 1979.

179. F. Messina, et al. / Generation and excitation of point defccts in silica by synchrotron radiation above the absorption edge // Phys. Rev. B 81 (2010) 035212.

180. H.-J. Fitting, et al / Multimodal electronic-vibronic spectra of luminescence in ion-implanted silica layers // J. Luminescence 122-123 (2007) 743-746.

181. Герасимова В. И., Рыбалтовский А. О., Чернов П. В. и др. / Влияние матрицы кварцевого стекла на спектры междоузельных молекул S2 // Физика и химия стекла., 28 (2) (2002) 89-98.

182. Герасимова В. И., Рыбалтовский А. О., Чернов П. В. и др. / Центры окраски кварцевых стекол, легированных серой: спектроскопические проявления междоузельной молекулы S02 Н Физика и химия стекла. 29 (3) (2003) 329-334.

183. К. Yoshino, et al. / Absolute absorption cross-section measurements of Schumann -Runge continuum of 02 at 90 and 295 К // J. Mol. Spectrosc. 229 (2005) 238-243.

184. Brewer, L., Brabson, G.D., and Meyer, B. / Uv Absorption Spectrum of Trapped S2 // J. Chem. Phys., 1965. vol. 42, pp. 1385 1389.

185. Brewer, L. and Brabson, G.D. / Ultraviolet Fluorescent and Absorption Spectra of S2 Isolated in Inert-Gas Matrices // J. Chem. Phys. 1966, vol. 44, pp. 3274-3278.

186. Ораевский A.H. / Спонтанное излучение в резонаторе // УФН. 1994. Т. 164. № 4.1. С. 415.