Центры люминесценции, образующиеся в структурах Si-SiO2 в результате ионной имплантации и последующего отжига тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ПЕТРОВ Юрий Владимирович

* - ^

ЦЕНТРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ В СТРУКТУРАХ Бь БЮг В РЕЗУЛЬТАТЕ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО

ОТЖИГА

01 04 07 - «Физика конденсированного состояния»

□□3172295

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

16 та 2сро

Санкт-Петербург 2008

003172295

Работа выполнена па кафедре электроники твердого тела физического факультета Санкг-Петербургского Государственного Университета

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Барабан Александр Петрович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Новиков Борис Владимирович

кандидат физико-математических наук Заморянская Мария Владимировна

Ведущая организация Санкт-Петербургский Государственный

Электротехнический Университет

Защита состоится L/WitJ_2008 г в /J час 00 мин на

заседании совета Д 212 232 33 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском Государственном Университете по адресу 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, ул Ульяновская, д 1, НИИФ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного Университета

Автореферат разослан \MCU-?_2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физико-математических наук, профессор Лезов А В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Исследование люминесцентных свойств структур БЮг, подвергнутых ионной имплантации, представляет собой актуальную проблему, связанную с потребностью оптоэлектроники в новых материалах, являющихся эффективными источниками излучения и совместимых с современной технологией производства электронных приборов В качестве одного из таких материалов предлагается использовать полупроводниковые кластеры в матрице диэлектрика, для получения которых используется ионная имплантация (ИИ) с последующим высокотемпературным отжигом

Одними из наиболее эффективных методов получения информации о люминесцентных свойствах материала является метод электролюминесценции (ЭЛ) Метод электролюминесценции позволяет получать информацию о процессах взаимодействия электронов с центрами люминесценции (ЦЛ), а также об особенностях электронной структуры таких центров, что делает его весьма эффективным как для фундаментальных, так и для прикладных задач

Все вышеперечисленное определяет актуальность и практическую значимость настоящей диссертационной работы, посвященной исследованию электролюминесцентных и зарядовых характеристик структур Бх-БЮг, подвергнутых ионной имплантации и последующему высокотемпературному отжигу

Цель и задачи исследования Цель данной работы - установление основных закономерностей формирования центров люминесценции в сгруктурах Б1-БЮ: в результате ионнои имплантации и при постимплантационном отжиге Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи

- изучение спектрального распределения электролюминесценции структур БьЗЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода,

- изучение спектрального распределения электролюминесценции структур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу,

- изучение зарядовых свойств структур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу и получение сведений о зарядовом состоянии центров люминесценции,

- разработка модельных представлений о процессах образования центров люминесценции в структурах, подвергнутых ионной имплантации и постимплантационному отжигу, и механизмах их возбуждения

Научная новизна полученных результатов.

1 Проведено сопоставительное исследование ЭЛ в широком спектральном диапазоне (250-830 нм) и зарядового состояния структур, подвергнутых имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу

2 Показано, что спектральное распределение электролюминесценции структур Б^БЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода, характеризуется полосами излучения 2,7 эВ и 4,3 эВ независимо от типа имплантируемой примеси

3 Показано, что постимплантационный отжиг приводит к появлению в спектре ЭЛ структур, подвергнутых имплантации кремния, полосы 1,6 эВ, положение максимума которой не зависит от дозы имплантации

4 Показано, что постимплантационный отжиг приводит к появлению в спектре ЭЛ структур, подвергнутых последовательной имплантации кремния и углерода, полосы 3,2 эВ

5 Изучены кинетики затухания полосы электролюминесценции 2,7 эВ в режиме постоянного тока

6 Предложена модель, описывающая процесс возбуждения центров люминесценции при протекании тока

Практическая ценность работы.

1 Показана возможность создания стабильных центров люминесценции, характеризующихся полосой 2,7 эВ, путем ионной имплантации кремния в окисный стой

2 Показана возможность создания стабильных центров люминесценции, характеризующихся полосой 1,6 эВ, путем ионной имплантации кремния в окисный слой и последующим постимплантационным отжигом

3 Показано, что совместная имплантация кремния и углерода приводит к появлению широкой полосы ЭЛ, состоящей из полос 2,7 эВ и 3,2 эВ

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Ионная имплантация в слой 8Юг приводит, независимо от типа имплантируемой примеси, к образованию центров люминесценции типа двухкоординированного по кислороду кремния, характеризующихся полосами электролюминесценции 2,7 эВ и 4,3 эВ

2 Высокотемпературный отжиг структур ЗьБЮг, подвергнутых ионной имплантации кремния, приводит к появлению центров люминесценции, характеризующихся полосой ЭЛ 1,6 эВ

3 Высокотемпературный отжиг структур ЭьБЮг, подвергнутых совместной ионной имплантации кремния и углерода, приводит к появлению полосы ЭЛ с максимумом 3,2 эВ, связанной с углеродсодержащими центрами люминесценции

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены па X Международной конференции по физике диэлектриков «Диэлектрики-2004» (г Санкт-Петербург, 2004), на IV Международной конференции «Фундаментальные Проблемы Оптики - 2006» (г Санкт-Петербург, 2006)

Публикации: Основные результаты работы изложены в 7 публикациях, в том числе, в 5 статьях и материалах двух конференций

5

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения Общий объем работы 165 страниц, использовано 48 рисунков и 7 таблиц Список литературы содержит 89 наименований

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, крагко изложено основное содержание, сформулирована цель работы, задачи и основные защищаемые положения

В первой главе представлен обзор литературных источников по теме диссертации. Изложены основные сведения о способах формирования кластеров в объеме твердого материала путем ионной имплантации и последующего высокотемпературного отжига. Дан обзор экспериментальных работ, посвященных люминесцентным свойствам структур вьБЮг, подвергнутых ионной имплантации и последующему высокотемпературному отжшу Рассмотрены основные модели центров люминесценции, образующихся в окисном слое в процессе его формирования, ионной имплантации и отжига Анализ предложенных моделей позволил сделать вывод об образовании при ИИ оптически активных дефектов, связанных с недостатком кислорода, а также об образовании при отжиге кластеров, являющихся потенциальными центрами свечения

Во вгорой главе описаны исследуемые образцы и изложена методика эксперимента

Исследовались образцы, подвергнутые имплантации аргона, кремния, а также совместной имплантации кремния и углерода Постимплантационный отжиг проводился в атмосфере азота Распределения имплантированных ионов по глубине моделировались с использованием программы ТШМ-2008 Показано, что во всех исследуемых образцах имплантированные ионы локализованы в слое БЮг

Описаны основы метода электролюминесценции, особенности возбуждения ЭЛ в системе электролит-диэлектрик-полупроводник (ЭДП),

б

регистрации спектрального распределения при малых интенсивностях и основные способы обработки полученных данных Приведена блок-схема установки для изучения спектрального распределения ЭЛ и описано ее устройство Рассмотрены основы метода определения распределения встроенного заряда путем послойного сгравливания с измерением высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ) и приведена блок-схема установки для измерения ВФХ

В третьей главе представлены результаты исследования спектров электролюминесценции и зарядовых характеристик структур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной ионной имплантации кремния и углерода

В первом разделе приведены результаты измерения спектров электролюминесценции. В спектрах ЭЛ исследуемых структур наблюдались полосы, форма которых хорошо описывалась гауссовой, с максимумами 2,7±0,1 эВ и 4,3±0,1 эВ и 1,9±0,05 эВ, независимо от типа имплантированной примеси Наибольшей интенсивностью обладала полоса 2,7 эВ Полуширина данной полосы составляла 0,21+0,05 эВ для образцов, подвергнутых имплантации аргона и кремния, и 0,46±0,08 эВ для образцов, подвергнутых совместной имплантации кремния и углерода Соотношение интенсивностей полос 2,7 зВ и 4,3 эВ составляло в случае имплантации аргона - 8±2, в случае имплантации кремния - 17±5 и в случае совместной имплантации кремния и углерода -11 ±4

Во всех случаях наблюдалась сублинейная зависимость интенсивности полосы 2,7 эВ от плотности тока Пороговое напряжение возбуждения ЭЛ в структурах, подвергнутых имплантации кремния, изменялось в зависимости от дозы имплантации

Во втором разделе описаны зарядовые характеристики сгруктур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации Исследование зависимости напряжения, соответствующего состоянию плоских зон в полупроводниковой подложке,

от толщины диэлектрика при послойном стравливании позволило выделить в слое БЮг после имплантации аргона два заряда, локализованных вблизи межфазовой границы с подложкой и во внешней части окисного слоя В случае имплантации кремния или последовательной имплантации кремния и углерода можно условно выделить четыре заряда, локализованных на разном расстоянии от поверхности

В третьем разделе обобщены полученные экспериментальные результаты и рассмотрены основные модели центров люминесценции, ответственных за возникшие полосы люминесценции, а также механизмы образования ЦЛ в процессе ИИ и их возбуждения

Для получения дополнительной информации о процессе образования центров свечения проводилось моделирование распределения смещенных атомов матрицы БЮг с использованием программы ТШМ-2008 Как показало моделирование, максимум концентрации смещенных атомов расположен ближе к поверхности, чем максимум концентрации имплантированных Количественное рассмотрение показало, что на каждый имплантированный ион приходится порядка 103 смещенных атомов матрицы

Основным: результатом влияния ионной имплантации являлось появление в спектре ЭЛ полос 2,7 эВ и 4,3 эВ независимо от типа имплантируемой примеси Полоса 1,9 эВ наблюдалась в спектре ЭЛ структур Бг-БЮ? до имплантации Характер поведения полос 2,7 эВ и 4,3 эВ при различных условиях имплантации и возбуждения, в частности постоянство соотношения интеисивностей при различных условиях возбуждения ЭЛ, позволил отнести их к одному центру люминесценции, образующемуся в процессе ИИ Появление полос ЭЛ независимо от типа имплантированной примеси позволило сделать вывод, что соответствующие им центры люминесценции образуются в результате дефектообразования в матрице БЮг в процессе ИИ Выдвинуто предположение, что центром люминесценции является двухкоординировапный по кислороду кремний - силиленовый центр,

электронная структура которого описывается трехуровневой схемой Возбуждение центров происходило за счет передачи им энергии 01 электронов, разогретых до энергий выше порогов, которые для полос 2,7 эВ и 4,3 эВ составляют 3,8 эВ и 5,0 эВ, соответственно [1] Кроме того, возможно возбуждение дефекта типа кремний-кремниевой связи электронами, разогретыми до энергии 7,6 эВ, с последующей релаксацией в возбужденный центр люминесценции [2] Различное отношение интенсивностей полос 2,7 эВ и 4,3 эВ для разных типов имплантируемой примеси свидетельствовало о различии в распределении электронов по энергиям, т е о различных условиях разогрева электронов для разных образцов

В последней части гретьего раздела проанализированы зависимости интенсивности полосы 2,7 эВ от приложенного напряжения и плотности тока Изменение напряжения, необходимого для возбуждения ЭЛ в структурах, подвергнутых ИИ кремния, свидетельствует о перераспределении электрического поля в окисном слое, которое может являться следствием локального изменения диэлектрической проницаемости в области имплантации или влияния встроенного заряда Проведена нормировка интенсивности полосы 2,7 эВ на плотность тока и обнаружено уменьшение эффективности возбуждения ЭЛ при увеличении приложенного напряжения

В четвертой главе представлены результаты исследования спектров электролюминесценции и зарядовых характеристик струкгур ЗьБЮг, подвергнутых ионной имплантации и постимплантационному высокотемпературному отжигу

В спектре ЭЛ структур 81-8102, подвергнутых имплантации и постимлантационному отжигу сохранились полосы ЭЛ 2,7 эВ и 4,3 эВ, при этом их интенсивность уменьшилась Полуширина полосы 2,7 эВ также уменьшилась и составила 0,16±0,06 эВ в случае имнлантации аргона и кремния и 0,31±0,06 эВ в случае совместной имплантации кремния и углерода

В спектре ЭЛ отожженных образцов, подвергнутых ИИ кремния, возникла полоса с максимумом 1,64±0,05 эВ и полушириной 0,10±0,05 эВ.

Вид зависимостей интенсивности полосы 2,7 эВ от плотности тока и напряжения сохранялся после отжига. В образцах, подвергнутых имплантации кремния, пороговое напряжение возбуждения ЭЛ в результате отжига увеличивалось. Пороговое напряжение возбуждения для полосы ЭЛ 1,6 эВ зависело от дозы имплантации так же, как и для полосы 2,7 эВ.

В случае структур, подвергнутых имплантации кремния и углерода, в результате отжига с коротковолновой стороны полосы 2,7 эВ возникало «плечо» (рис.1). Разбиение спектра набором гауссовых полос позволило выделить полосу с максимумом 3,2±0,1 эВ. Зависимость интенсивности этой полосы от плотности тока выходила на насыщение.

10'

а>

л ь

0 о

1 ш X с;

а> 4-

I

з:

1,5

« • 3:-8|0,,:5|+С после отжига

—,-----—,

2,0 2,5

Я-г ■«•те''

..........|||.^1>Л||.1.11Ч >,||1и1*|. Ц

3,5

Энергия, эВ

4,0 4,5

5,0

Рис.1. Спектральное распределение ЭЛ для образцов, подвергнутых совместной имплантации кремния и углерода, до и после отжига.

Во втором разделе четвертой главы описаны зарядовые характеристики структур БьБЮг, подвергнутых постимплантационному отжигу. Во всех

случаях отжиг структур приводил к уменьшению величины встроенных зарядов не менее чем на порядок

В третьем разделе рассмотрены особенности влияния постимплантационного отжига на люминесцентные свойства исследуемых структур Уменьшение полуширины полосы 2,7 эВ свидетельствовало об упорядочении локального окружения ЦЛ в процессе отжига Уменьшение интенсивности ЭЛ могло быть связано как с уменьшением количества центров свечения, так и с изменением условий возбуждения. Изменение распределения встроенного заряда, который создавал перераспределение приложенного электрического поля, могло изменять условия разогрева инжектированных электронов Кроме того, могло происходить уменьшение количества ЦЛ за счет замыкания оборванных связей Отжиг всех структур приводил к уменьшению величины встроенного заряда более чем на порядок При этом интенсивность полосы ЭЛ 2,7 эВ падала не столь значительно Это позволило предположить, что соответствующие центры люминесценции не заряжены

Появление в спектре ЭЛ отожженных структур, содержащих избыточный кремний, полосы 1,6 эВ могло быть связано с формированием в процессе отжига кластеров кремния размером 3-5нм [3] Однако данная полоса люминесценции не может быть связана с переходами внутри самих клас1ерои, т к энергия, соответствующая максимуму, превышала ширину запрещенной зоны кластеров такого размера и не менялась при изменении концентрации имплантированных ионов, тогда как размер кластеров, а, следовательно, и ширина запрещенной зоны, при этом изменялись [3] Выдвинуто предположение, что центрами люминесценции, ответственными за данную полосу являются дефекты, расположенные на межфазовой границе кластеров с объемом БЮг

Напряжение, необходимое для возбуждения ЭЛ в образцах, подвергнутых имплантации кремния, зависело от дозы имплантированных ионов

немонотонно при увеличении дозы от 5*1016 см"2 до 2*1017 см"2 напряжение возбуждения ЭЛ уменьшалось, а для 2*1017 см"2 увеличивалось Зависимость напряжения возбуждения ЭЛ от дозы имплантации определялась перераспределением электрического поля, связанным с локальным изменением диэлектрической проницаемости в области имплантации

В результате отжига структур, подвергнутых имплантации кремния и углерода, возникала полоса ЭЛ 3,2 эВ Центры люминесценции, ответственные за данную полосу, связаны с присутствием углерода, поскольку в спектрах других исследованных структур полоса ЭЛ 3,2 эВ не наблюдалась Данная полоса ЭЛ не наблюдалась до отжига, следовательно, ответственные за нее ЦЛ сформировались в результате отжига В литературе отсутствуют данные о полосе 3,2 эВ в спектрах люминесценции структур БЮг, содержащих углерод Появление эгой полосы может быть связано с кластерами карбида кремния, образование которых происходило в таких структурах под влиянием отжига по данным работы [4] Образование карбида кремния косвенно подтверждалось тем, что полоса 1,6 эВ в данных структурах не наблюдалась Следовательно, несмотря на присутствие избыточного кремния в окисном слое, в результате отжига не произошло образование кластеров кремния, что может объясняться связыванием кремния с углеродом и образованием кластеров карбида кремния

В пятой главе рассмотрены модели возбуждения электролюминесценции и проведено исследование кинетики затухания полосы ЭЛ 2,7 эВ

В первом разделе проведено рассмотрение модели возбуждения силиленового центра, описываемого трехуровневой схемой, одновременно с возбуждением кремний-кремниевой связи Показано, что наблюдаемая сублинейная зависимость интенсивности полосы 2,7 эВ от плотности тока свидетельствует об изменении распределения электронов по энергиям при увеличении приложенного поля, которое приводит к уменьшению эффективности возбуждения ЭЛ Рассмотрена модель возбуждения центра,

ответственного за полосу 3,2 эВ, описываемого двухуровневой моделью Выход на насыщение зависимости интенсивности полосы 3,2 эВ от плотности тока не может быть объяснен с использованием модели внухрицентровых переходов, т к требует слишком больших величин сечения возбуждения Наблюдаемое насыщение может быть объяснено с использованием модели переходов между зоной матрицы или кластера и локализованным уровнем

Во втором разделе исследованы кинетики затухания полосы ЭЛ 2,7 эВ при возбуждении в режиме постоянного тока Показано, что зависимость интенсивности полосы 2,7 эВ от времени для образцов, подвергнутых ИИ аргона, аппроксимируется суммой двух убывающих экспонент, а для образцов, подвергнутых имплантации кремния, - убывающей экспонентой, стремящейся к постоянному значению Сопоставление полученных зависимостей с моделью возбуждения показало, что имеет место одновременное возбуждение центров люминесценции и предцентров типа кремний-кремниевой связи В структурах, подвергнутых ИИ аргона, наблюдалось формирование канала проводимости сквозь окисный слой, что приводило к уменьшению тока электронов по зоне проводимости БЮг и, соответственно, к уменьшению эффективности возбуждения ЭЛ со временем Основные результаты и выводы.

1 Проведено исследование спектрального распределения электролюминесценции структур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода

2 Показано, что ионная имплантация приводит к формированию центров люминесценции, характеризующихся полосами излучения 2,7 эВ и 4,3 эВ независимо от типа имплантируемой примеси

3 Проведено исследование спектрального распределения электролюминесценции структур ЭьЗЮг, подвергнутых ионнои имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу

4. Показано, что высокотемпературный отжиг структур БьБЮг, подвергнутых ИИ кремния, приводит к формированию центров люминесценции, характеризующихся полосой излучения 1,64 эВ, локализованных на границе кластеров кремния с окисным слоем

5 Показано, что высокотемпературный отжиг структур БьБЮг, подвергнутых совместной ИИ кремния и углерода, приводит к формированию центров люминесценции, характеризующихся полосой излучения 3,2 эВ

6 Проведено исследование зарядовых свойств структур БьБЮг, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу Показано, что ЦП являются электрически незаряженными

7 Предложена модель возбуждения полосы ЭЛ 2,7 эВ, в соответствии с которой имеет место одновременное возбуждение центров люминесценции и предцентров типа кремний-кремниевой связи

8. Проведено исследование кинетики затухания ЭЛ при затухании в режиме постоянного тока Показано, что в структурах, подвергнутых ИИ аргона, происходит формирование сквозного канала проводимости, что приводит к затуханию ЭЛ

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1 А П Барабан, Д В Егоров, Ю В Петров, Л В Милоглядова Электролюминесценция слоев БЮг с избыточным кремнием // ПЖТФ, т 30, вып 2 Санкт-Петербург, 2004, с 1-5

2 АП.Барабан, Д В Егоров, Ю В Петров, Л В.Милоглядова Влияние отжига на электролюминесценцию слоев БЮг с избыточным кремнием // ПЖТФ, т 30, вып 3 Санкт-Петербург, 2004, с 1-6

3 А П Барабан, Д В Егоров, Ю В Петров, Л В Милоглядова Центры люминесценции в слоях БЮг, связанные с избыточным кремнием

//Материалы X Международной конференции по физике диэлектриков «Диэлектрики - 2004», Санкт-Петербург, 2004, с 231-233

4 А П Барабан, Ю В Петров Электролюминесценция структур S1-S1O2, последовательно имплантированных кремнием и углеродом // ФТТ, т48, № 5, Санкт-Петербург, 2006, с 909-911

5 А П Барабан, Ю В Петров, С Г Сазонов Электролюминесценция структур S1-S1O2, содержащих избыточный кремний Известия ВУЗов Электроника №2 2006, с 3-8

6 А П Барабан, Ю В Петров Электролюминесценция полупроводниковых нанокластеров, полученных путем ионной имплантации в диэлектрический слой Материалы IV Международной Конференции «Фундаментальные Проблемы Оптики» «ФПО - 2006», Санкт-Петербург, 2006, с 107-109

7 А П Барабан, Ю В Петров Зарядовое состояние центров люминесценции в структурах S1-S1O2, подвергнутых последовательной имплантации ионами кремния и углерода Известия ВУЗов Электроника, 2007, №3, с 18-23

Цитируемая литература:

1 L Rebohle, J von Borany, H Froeb and W Skorupa Blue photo- and electroluminescence of silicon dioxide layers ion-implanted with group IV elements Appl Phys В 71 (2000) 131-151

2 L Skuja Optically active oxygen-deficiency-related centers in amorphous silicon dioxide J Non-Cryst Solids, v 239 (1998) 16-48

3. С Garcia, В Garndo, P Pellegrino, R Ferre, , J R Morante, L Pavesi and M Cazanelli Size dependence of lifetime and absorption cross section of Si nanocrystals embedded in Si02 Appl Phys Lett v 82 N 10 (2003) 1595-1597

4 A Perez-Rodriguez, О Gonzalez-Varona, В Garndo, P Pellegrino, J R Morante, С Bonafos, M Carrada and A Clavene White luminescence from Si+ and C+ion-implanted Si02 films J of Appl Phys V94,N 1(2003)254-262

Отпечатано копировально-множительным участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ. Приказ № 571/1 от 14.05.03. Подписано в печать 22.05.08 с оригинал-макета заказчика. Ф-т 30x42/4, Усл. печ. л.1. Тираж 100 экз., Заказ № 829/с 198504, СПб, Ст. Петергоф, ул. Ульяновская, д. 3, тел. 929-43-00.

Введение.

Глава 1. СПОСОБЫ МОДИФИКАЦИИ И СВОЙСТВА

МОДИФИЦИРОВАННЫХ СТРУКТУР Si-Si02.

1.1. Способы получения наноструктур.

1.2. Моделирование роста кластеров в процессе отжига.

1.3. Свойства модифицированных слоев Si02.

1.3.1. Люминесцентные свойства.

Структуры Si-Si02 подвергнутые имплантации Si.

Структуры Si-SiOx.

Структуры Si-Si02, подвергнутые имплантации Ge, С.

1.3.2. Структурные свойства.

Структуры Si-Si02 подвергнутые имплантации Si.

Структуры Si-SiOx.

Структуры Si-Si02, подвергнутые имплантации Ge, С.

1.4. Модели центров люминесценции в Si02.

1.5. Электронная структура кластеров.

Выводы из главы 1.

Глава 2. ИССЛЕДУЕМЫЕ СТРУКТУРЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Исследуемые образцы.

2.2. Метод электролюминесценции.

2.2.1. Общая схема и принцип работы экспериментальной установки.

2.2.2. Методика исследования электролюминесценции в системе электролит-диэлектрик-полупроводник.

2.3. Метод вольт-фарадных характеристик.

2.4. Система электролит-диэлектрик-полупроводник.

Глава 3. ЦЕНТРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В СТРУКТУРАХ

Si-Si02, ПОДВЕРГНУТЫХ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ.

3.1. Люминесцентные свойства структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации.

3.2. Зарядовые характеристики структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации.

3.3. Дефектообразование в структурах Si-Si02 в процессе ионной имплантации.

3.3.1. Особенности дефектообразования при ионной имплантации.

3.3.2. Образование центров люминесценции в результате ионной имплантации.

3.3.3 Возбуждение электролюминесценции в структурах

Si-SK>2, подвергнутых ионной имплантации.

Выводы из главы 3.

Глава 4. ЦЕНТРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В СТРУКТУРАХ

Si-Si02, ПОДВЕРГНУТЫХ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

И ПОСТИМПЛАНТАЦИОННОМУ ОТЖИГУ.

4.1. Люминесцентные свойства структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации и отжигу.

4.2. Зарядовые характеристики структур Si-SiC>2, подвергнутых ионной имплантации и отжигу.

4.3. Влияние отжига на люминесцентные свойства модифицированных слоев SiCh.

4.3.1. Поведение центров люминесценции образованных ионной имплантацией при отжиге.

4.3.2. Формирование центров люминесценции в результате отжига.

4.3.3. Возбуждение электролюминесценции в структурах, подвергнутых постимплантационному отжигу.

Выводы из главы 4.

Глава 5. КИНЕТИКА ЗАТУХАНИЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В СТРУКТУРАХ Si-Si02, ПОДВЕРГНУТЫХ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ.

5.1. Модели основных механизмов возбуждения ЭЛ.

5.2. Кинетика затухания полосы 2,7 эВ.

Выводы из главы 5.

Развитие нанотехнологий и наноиндустрии является приоритетным направлением развития науки и техники, как в России [1-4], так и за рубежом [5-7]. Проблема перехода к нанометровым масштабам связана в первую очередь с тенденцией миниатюризации современных электронных приборов, что требует уменьшения размеров отдельных элементов интегральных схем. Одновременно с уменьшением размеров приборов происходит увеличение скорости обработки и передачи данных, т.е. быстродействия электроники. На пути одновременного увеличения быстродействия и миниатюризации возник ряд проблем, связанных с эффектами интерференции электромагнитных полей, создаваемых током, протекающим в близкорасположенных проводниках интегральной схемы, а также связанных с эффектом Джоуля-Ленца при протекании тока. Одним из возможных путей развития, позволяющим обойти возникшие проблемы является переход к оптоэлектронике - использование оптического излучения для передачи данных. Это требует создания эффективных источников излучения, соответствующих им приемников, а также отработки процесса переноса излучения внутри интегральной схемы. Проблема создания эффективных источников излучения связана с разработкой новых материалов, совместимых с современными технологиями производства микроэлектронных схем на основе кремния. Кремний обладает низкой эффективностью свечения, т.к. является непрямозонным полупроводником, а обладающие достаточной излучательной способностью материалы (SiC, GaAs) требуют внесения изменений в технологию, что существенно усложняет процесс производства интегральных оптоэлектронных схем на их основе.

Одним из решений проблемы создания эффективных источников излучения, совместимых с кремниевой технологией производства интегральных схем, является использование кремниевых наноразмерных структур. Толчком к исследованиям в данной области послужило открытие эффективной фотолюминесценции пористого кремния [8]. Проведенные в последнее время исследования показали возможность увеличения излучательной способности кремния при уменьшении размеров его частиц. С этим в первую очередь был связан интерес к кремниевым наноструктурам, возникший в последнее время. Одним из недостатков пористого кремния и кремниевых наноструктур является их нестабильность по отношению к влиянию окружающей атмосферы и механических воздействий. В качестве альтернативного материала было предложено использование кремниевых кластеров, сформированных в матрице диэлектрика, в качестве которого было предложено использование слоев двуокиси кремния. Выбор этого диэлектрика был обусловлен как его электрическими и оптическими свойствами (высокая электрическая прочность, прозрачность в широком спектральном диапазоне), так и совместимостью технологии производства с кремниевой.

Большой объем исследований, посвященных кремниевым наноструктурам, открыл дополнительные возможности их применения. Пристальный интерес к оптическим свойствам привел к созданию светоизлучающего устройства на основе кластеров кремния в матрице оксида [9]. Кроме того, была показана возможность получения активного световода на основе кластеросодержащей матрицы SiC>2 [10,11] и предложена конструкция лазера на кремниевых наноструктурах [12]. Также предлагалось использование кремниевых кластеров в матрице оксида, карбида и нитрида кремния [13], а также в нестехиометрическм оксиде и нитриде [14] для преобразования солнечной энергии в электрическую. Авторами [15] был предложен принцип хранения оптической информации с использованием кремниевых наноструктур.

Исследование электрических свойств кластеросодержащей диэлектрической матрицы и кремниевых наноструктур, также привело к ряду практически значимых результатов. Были получены слои Si02, содержащие кластеры, пригодные для использования в элементах электрически перезаписываемой памяти [16,17]. Также была показана возможность использования кремниевых нанокластеров в спиновом квантовом компьютере [18]. В работе [19] наблюдалась сверхпроводимость системы наноразмерных квантовых ям, сформированных на границе кремния и SiC>2. Авторами [20,21] была показана возможность создания биочипов для улучшения чувствительности флюоресцентного детектирования ДНК с использованием кремниевых наноструктур, окруженных слоем оксида.

Таким образом, в настоящее время, кремниевые наноструктуры, в частности кластеры, сформированные в диэлектрической матрице, являются перспективным материалом, обладающим свойствами, позволяющими его потенциальное использование в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. В зависимости от предполагаемого применения, требуется получение материалов, отличающихся по определенным свойствам, которые определяются особенностями технологии производства. Следовательно, необходимо установление взаимосвязи между технологическим процессом создания наноструктур и их практически значимыми свойствами.

Одним из способов формирования полупроводниковых кластеров в матрице Si02 является ионная имплантация (ИИ) в окисный слой, с последующим высокотемпературным отжигом. Данная работа посвящена исследованию электролюминесцентных и зарядовых свойств структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации кремния и последовательной имплантации кремния и углерода, и влияния высокотемпературного постимплантационного отжига на люминесцентные и зарядовые свойства. Выбор метода электролюминесценции, как основного метода исследования обусловлен его информативностью, а также непосредственной связью с практическим применением в оптоэлектронных устройствах.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - установление основных закономерностей формирования центров люминесценции в структурах Si-Si02, в результате ионной имплантации и постимплантационного отжига. Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:

- изучение спектрального распределения электролюминесценции структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода;

- изучение спектрального распределения электролюминесценции структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу;

- изучение зарядовых свойств структур Si-SiC>2, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу и получение сведений о зарядовом состоянии центров люминесценции;

- разработка модельных представлений о процессах образования центров люминесценции в структурах, подвергнутых ионной имплантации и постимплантационному отжигу, и механизмах их возбуждения.

Научная новизна полученных результатов:

В данной работе впервые:

1. Проведено сопоставительное исследование ЭЛ в широком спектральном диапазоне (250-830 нм) и зарядового состояния структур подвергнутых имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода и последующему высокотемпературному отжигу.

2. Показано, что спектральное распределение структур Si-SiC>2, подвергнутых ионной имплантации аргона, кремния и последовательной имплантации кремния и углерода содержит полосы излучения 2,7 эВ и 4,3 эВ независимо от типа имплантируемой примеси.

3. Показано, что постимплантационный отжиг приводит к появлению в спектре ЭЛ структур, подвергнутых имплантации кремния, полосы 1,6 эВ, положение максимума которой не зависит от дозы имплантации.

4. Показано, что постимплантационный отжиг приводит к появлению в спектре ЭЛ структур, подвергнутых последовательной имплантации кремния и углерода, полосы 3,2 эВ.

5. Изучены кинетики затухания полосы электролюминесценции 2,7 эВ в режиме постоянного тока.

6. Предложена модель, описывающая процесс возбуждения центров люминесценции, при протекании тока.

Практическая ценность работы.

1. Показана возможность создания стабильных центров люминесценции, характеризующихся полосой 2,7 эВ, путем ионной имплантации кремния в окисный слой.

2. Показана возможность создания стабильных центров люминесценции, характеризующихся полосой 1,6 эВ, путем ионной имплантации кремния в окисный слой и последующим постимплантационным отжигом.

3. Показано, что совместная имплантация кремния и углерода приводит к появлению широкой полосы ЭЛ, состоящей из полос 2,7 эВ и 3,2 эВ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Ионная имплантация в слой SiC>2 приводит, независимо от типа имплантируемой примеси, к образованию центров люминесценции типа двухкоординированного по кислороду кремния, характеризующихся полосами электролюминесценции 2,7 эВ и 4,3 эВ.

2. Высокотемпературный отжиг структур Si-SiC>2, подвергнутых ионной имплантации кремния приводит к появлению центров люминесценции, характеризующихся полосой ЭЛ 1,6 эВ.

3. Высокотемпературный отжиг структур Si-Si02, подвергнутых совместной ионной имплантации кремния и углерода приводит к появлению полосы ЭЛ с максимумом 3,2 эВ, связанной с углеродсодержащими центрами люминесценции.

Заключение.

Таким образом, в данной работе проведено исследование формирования центров люминесценции в структурах Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации и последующему отжигу и их возбуждения в процессе электролюминесценции. Показано, что ионная имплантация в окисный слой приводит, независимо от типа имплантируемых ионов, к формированию центров люминесценции типа двухкоординированного по кислороду кремния, характеризующихся двумя полосами в спектре электролюминесценции, положение максимумов которых 2,7 эВ и 4,3 эВ. Сформированные имплантацией центры люминесценции сохраняются после длительного высокотемпературного отжига. Процесс образования центров связан с дефектообразованием в окисном слое в процессе ионной имплантации. Кроме того, в окисном слое образуются дефекты типа кремний-кремниевой связи, возбуждение которых приводит к появлению дополнительных центров свечения в возбужденном состоянии. Возбуждение центров люминесценции и предцентров в процессе электролюминесценции происходит за счет передачи им энергии от электронов, разогретых электрическим полем. Рассмотрение модели процесса возбуждения ЭЛ и сопоставление с кинетиками затухания подтверждают одновременное возбуждение ЦЛ и предцентров. Сублинейная зависимость интенсивности полосы ЭЛ 2,7 эВ от плотности тока свидетельствует об изменении распределения электронов по энергиям при изменении приложенного напряжения.

Высокотемпературный отжиг структур Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации кремния приводит к образованию центров люминесценции, характеризующихся полосой 1,64 эВ, положение максимума которой не зависит от дозы имплантации. Данные ЦЛ локализованы на границе образующихся при отжиге кластеров кремния с окисным слоем.

Напряжение возбуждения ЭЛ в структурах Si-Si02, подвергнутых ионной имплантации кремния зависит от дозы имплантированных ионов. Данная зависимость связана с перераспределением электрического поля в диэлектрическом слое, обусловленном локальным изменением диэлектрической проницаемости в результате ионной имплантации.

Высокотемпературный отжиг структур Si-SiC>2, подвергнутых последовательной ионной имплантации кремния и углерода приводит к формированию центров люминесценции, характеризующихся полосой ЭЛ с положением максимума 3,2 эВ, связанных с образованием кластеров карбида кремния. Выход на насыщение зависимости интенсивности полосы 3,2 эВ от плотности тока свидетельствует о том, что имеет место переход типа зона-уровень.

1. Распоряжение Правительства РФ от 25.08.2006 N 1188-р «О программе координации работ в области нанотехнологий и наноматериалов в Российской Федерации».

2. Послание Президента России Федеральному Собранию 26.04.2007 года.

3. Федеральный закон «О Российской Корпорации Нанотехнологий» № 139-Ф3 от 19.07.2007 г.

4. Постановление Правительства РФ №498 от 02.08.2007 г. Федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы».

5. National Nanotechnology Infrastructure Network (NNIN) Program, NSF 03-519, USA National Science Foundation, April 07, 20036. 21st Century Nanotechnology Research and Development Act, Public Law 108153, USA Congress, December 3, 2003

6. Постановление Правительства Кыргызской Республики № 311 от 07.08.2007 года.

7. L.T. Canham. Silicon Quantum Wire Array Fabrication by Electrochemical and Chemical Dissolution of Wafers. Appl. Phys. Lett. v. 57 (1990) 1046-1048

8. A. Irrera, G. Franzo, F. Iacona, A. Canino, G. Di Stefano, D. Sanfilippo, A. Piana, P.G. Fallica and F. Priolo. Light emitting devices based on silicon nanostructures. Physica E 38 (2007) 181-187

9. P. Janda, J. Valenta, T. Ostatnickya, E. Skopalova, I. Pelant, R.G. Elliman and R. Tomasiunas. Silicon nanocrystals in silica — Novel active waveguides for nanophotonics. Journal of Luminescence v. 121 (2006) 267-273

10. J. Valenta, I. Pelant, K. Luterova, R. Tomasiunas, S. Cheylan, R. G. Elliman, J. Linnros and B. Honerlage. Active planar optical waveguide made from luminescent silicon nanocrystals. Appl. Phys. Lett, v.82 N.6 (2003) 955-957

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

12. J.De laTorre, G.Bremond, M.Lemiti, G.Guillot, P.Mur, N.Buffet. Using silicon nanostructures for the improvement of silicon solar cells' efficiency. Thin Solid Films 511 -512 (2006) 163-166

13. K. Ueno and N. Koshida. Optical Accessibility of Light-Emissive Nanosilicon Memory. Phys. Stat. Sol. (a) 182, 579-583 (2000)

14. C.Y. Ng, T.P. Chen, D. Sreeduth, Q. Chen, L. Ding and A. Du. Silicon nanocrystal-based non-volatile memory devices. Thin Solid Films 504 (2006) 25 -27

15. S.D.Sarma, R.de Sousa, X.Hu, B.Koiller. Spin quantum computation in silicon nanostructures. Solid State Communications 133 (2005) 737-746

16. N.T.Bagraev, W.Gehlho, L.E.Klyachkin, A.M.Malyarenko, V.V.Romanov, S.A.Rykov. Superconductivity in silicon nanostructures. Physica С 437^4-38 (2006) 21-24

17. C.Oillic, P.Mur, E.Blanquet, G.Delapierre, F.Vinet, T.Billon. Silicon nanostructures for DNA biochip applications. Materials Science and Engineering С v.27 5-8 (2006) 1500-1503

18. C.Oillic, P.Mur, E.Blanquet, G.Delapierre, F.Vinet, T.Billon. DNA microarrays on silicon nanostructures: Optimization of the multilayer stack for fluorescence detection. Biosensors and Bioelectronics 22 (2007) 2086-2092

19. U. Serincan, G. Aygun and R. Turan. Spatial distribution of light-emitting centers in Si-implanted Si02. Journal of Luminescence v. 113 (2005) 229-234

20. J. De la Torre, A. Souifi, A. Poncet, G. Bremond, G. Guillot, B. Garrido and J.R. Morante. Ground and first excited states observed in silicon nanocrystal by photocurrent technique. Solid-State Electronics 49 (2005) 1112-1117

21. J.Y. Fan, X.L. Wu and Paul K. Chu. Low-dimensional SiC nanostructures: Fabrication, luminescence, and electrical properties. Progress in Materials Science 51 (2006) 983-1031

22. C. Garcia, B. Garrido, P. Pellegrino, R. Ferre, J. A. Moreno, J. R. Morante, L. Pavesi and M. Cazanelli. Size dependence of lifetime and absorption cross section of Si nanocrystals embedded in Si02. Appl. Phys. Lett, v.82 N.10 (2003) 15951597

23. T.Muller, K.-H. Heinig and W. Moller. Size and location control of Si nanocrystals at ion beam synthesis in thin Si02 films. Appl. Phys. Lett. V.81, N.16 (2002) 3049-3051

24. C.Y. Ng, G.S. Lum, S.C. Tan, T.P. Chen, L. Ding, O.K. Tan and A. Du. An electrical study of behaviors of Si nanocrystals distributed in the gate oxide near the oxide/substrate interface of a MOS structure. Thin Solid Films 504 (2006) 32 -35

25. A. Perez-Rodriguez, O. Gonzalez-Varona, B. Garrido, P. Pellegrino, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada and A. Claverie. White luminescence from Si+ and C+ ion-implanted Si02 films. J. of Appl. Phys. V.94, N. 1 (2003) 254-262

26. W. Skorupa, L. Rebohle and T. Gebel. Group-IV nanocluster formation by ion-beam synthesis. Appl. Phys. A 76 (2003) 1049-1059

27. T. Shimizu-Iwayama, M. Oshima, T. Niimi, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita and N. Itoh. Visible photoluminescence related to Si precipitates in Si+-implated Si02. J. Phys. Condens. Matter, v.5 (1993) L375-L380

28. T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita and N. Itoh. J. Appl. Phys. v.75 N.12 (1994) 7779-7783

29. T. Shimizu-Iwayama, S. Nakao and K. Saitoh. Appl. Phys. Lett. v. 65 N.14 (1994) 1814-1816

30. A. L. Tchebotareva, M. J.A. de Dood, J. S. Biteen, H. A. Atwater and A. Polman. Journal of Luminescence 114 (2005) 137-144

31. D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, S.A. Trushun, D.G. Revin, D.M. Gaponova and W. Eckstein. The enhancement of luminescence in ion implanted Si quantum dots in Si02 matrix by means of dose alignment and doping. Nanotechnology 11 (2000) 295-297

32. S. Cheylan, R. G. Elliman, K. Gaff and A. Durandet. Luminescence from Si nanocrystals in silica deposited by helicon activated reactive evaporation. Appl. Phys. Lett. V. 78, N. 12 (2001) 1670-1672

33. Е.Н. Вандышев, A.M. Гилинский, Т.С. Шамирзаев, К.С. Журавлев. Фотолюминесценция кремниевых нанокристаллов под действием электрического поля. Физика и техника полупроводников, т.39, вып. 11 (2005)1365-1369

34. М.С. Дунаевский, J.J. Grob, А.Г. Забродский, R. Laiho, А.Н. Титков. АСМ визуализация нанокристаллов Si в термическом окисле Si02 с помощью селективного травления. Физика и техника полупроводников, т.38, вып. 11 (2004) 1294-1300

35. И.Е. Тысченко, JI. Реболе. Излучательная рекомбинация в пленках Si02, имплантированных ионами Ge и отожженных в условиях гидростатического сжатия. Физика и техника полупроводников, т.38, вып. 7 (2004) 852-857

36. В. Gonzalez-Diaz, R. Guerrero-Lemus, Р. Наго-Gonzalez, D. Borchert and C. Hernandez-Rodriguez. Down-conversion properties of luminescent silicon nanostructures formed and passivated in HN03-based solutions. Thin Solid Films 511-512(2006)473-477

37. G.S. Chang, J.H. Son, K.H. Chae, C.N. Whang, E.Z. Kurmaev, S.N. Shamin, V.R. Galakhov, A. Moewes, D.L. Ederer. Soft X-ray fluorescence and photoluminescence of Si nanocrystals embedded in Si02. Appl. Phys. A 72 (2001) 303-306

38. G. Franzo, A. Irrera, E.C.Moreira, M. Miritello, F. Iacona, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica and F. Priolo. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures. Appl. Phys. A 74 (2002) 1-5

39. P.T. Huy, Y.V. Thu, N.D. Chien, C.A.J. Ammerlaan and J. Weber. Structural and optical properties of Si-nanoclusters embedded in silicon dioxide. Physica В 376377 (2006) 868-871

40. U.Kahler, H.Hofmeister. Size evolution and photoluminescence of silicon nanocrystallites in evaporated SiOx thin films upon thermal processing. Appl.Phys.A 74 (2002) 13-17

41. B.C. Кортов, А.Ф. Зацепин, С.В. Горбунов, A.M. Мурзакаев. Люминесцирующие дефекты в наноструктурном диоксиде кремния. ФТТ, т.48, вып.7 (2006) 1205-1211

42. S.K. Ray and К. Das. Luminescence characteristics of Ge nanocrystals embedded in Si02 matrix. Optical Materials 27 (2005) 948-952

43. K. Dohnalova, K. Luterova, J. Valenta, J. Bursfk, M. Prochazka, V. Kresalek, B. Honerlage, I. Pelant. Grains of Porous Silicon Embedded in Si02: Studies of

44. Optical Gain and Electroluminescence. Solid State Phenomena V. 99-100 (2004) 31-36

45. А. Ф. Лейер, Л.Н. Сафронов, Г.А. Качурин. Физика и техника полупроводников, т.ЗЗ, вып.4 (1999) 389-394

46. G. A. Kachurin, I. E. Tyschenko, L. Rebohle, W. Skorupa, R.A. Yankov, H. Froeb, T. Boehme and K. Leo. Short-wavelength photoluminescence of Si02 layers implanted with high doses of Si, Ge, and Ar ions. Semicond. v.32 N. 4 (1998) 392-396

47. L. Rebohle, J. von Borany, H. Froeb and W. Skorupa. Blue photo- and electroluminescence of silicon dioxide layers ion-implanted with group IV elements. Appl. Phys. В 71 (2000) 131-151

48. К. Luterova, I. Pelant, J. Valenta, Appl. Phys. Lett, v.77 N.19 (2000) 2952-2955

49. K. Luterova, I. Pelant, I. Mikulskas, J. Appl. Phys. v.91 N.5 (2002) 2896-2900

50. L. Rebohle, T. Gebel, H. Frob, H. Reuther and W. Skorupa. Ion beam processing for Si/C-rich thermally grown Si02 layers: photoluminescence and microstructure. Applied Surface Science v. 184 (2001) 156-160

51. H. Z. Song, X. M. Bao, N. S. Li, X.L. Wu, J. Appl. Phys. v. 82 (1997) 4028-4031

52. G. A. Kachurin, S. G. Yanovskaya, V. A. Volodin, V. G. Kesler, A. F. Leier and M.-O. Ruault. Silicon Nanocrystal Formation upon Annealing of Si02 Layers Implanted with Si Ions. Semicond. v.36 N.6 (2002) 647-651

53. В. Garrido, М. Lopez, О. Gonzalez, A. Perez-Rodriguez, J. R. Morante and C. Bonafos. Appl. Phys. Lett, v.77 N. 20 (2000) 1-3

54. H. S. Bae, T. G. Kim, C. N. Whang, S. Im, J. S. Yun and J. H. Song. Electroluminescence mechanism in SiOx layers containing radiative centers J. of Appl. Phys. v. 91, N. 7 (2002) 4078-4081

55. F. Iacona, G. Franzo, S. Spinella, J. Appl. Phys. v. 87 (2000) 1295

56. A. Sa'ar, M. Dovrat, J. Jedrzejewski, I. Balberg. Optical inter- and intra-band transitions in silicon nanocrystals: The role of surface vibrations. Physica E 38 (2007)122-127

57. Y. Q. Wang, G. L. Kong, W. D. Chen. Getting high-efficiency photoluminescence from Si nanocrystals in Si02 matrix. Appl. Phys. Lett, v.81 N.22 (2002) 4174-4177

58. A. P. Li, G. F. Bai, К. M. Chen, Thin Solid Films v. 325 (1998) 137-141

59. G. G. Qin, A. P. Li, B. R. Zhang, J. Appl. Phys. v. 78 (1995) 2006-2008

60. L. Rebohle, J. Von Borany, R. A. Yankov, Appl. Phys. Lett, v.71 (1997) 28092811

61. O. Gonzalez-Varona, C. Bonafos, M. Lopez, B. Garrido, A. Perez-Rodriguez, J. R. Morante, J. Montserrat and R. Rodriguez. Microel. Reliability v. 40 (2000) 885-888

62. J. Y. Jang. Y. H. Ye and X. L. Tan, Appl. Phys. Lett. v. 74 N.17 (1999) 24592462

63. A. Perez-Rodriguez, В. Garrido, С. Bonafos, М. Lopez, О. Gonzalez-Varona, J. R. Morante, J. Montserrat and R. Rodriguez. J. Material Sci.: Mat. in Electr. v. 10 (1999) 385-391

64. O. Gonzalez-Varona, A. Perez-Rodriguez, B. Garrido, C. Bonafos, M. Lopez, J. R. Morante, J. Montserrat and R. Rodriguez. Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Research В 161-163 (2000), 904-908

65. M. Cervera, MJ. Hernandez, P. Rodriguez, J. Piqueras, M. Avella, M.A. Gonzalez and J. Jimenez. Blue-cathodoluminescent layers synthesis by high-dose N, С and В Si02 implantation. Journal of Luminescence 117 (2006) 95-100

66. S. Guha, S. B. Quadri, R. G. Musket, J. Appl. Phys. v. 88 N.7 (2000) 3954-3957

67. B. Garrido Fernandez, M Lopez, J. Appl. Phys. v. 91 N.2 (2002) 798-800

68. Q. Zhang, S. C. Bayliss, D. A Hutt, Appl. Phys. Lett. v. 66 (1995) 1997-2000

69. L. Skuja. Optically active oxygen-deficiency-related centers in amorphous silicon dioxide. J. Non-Cryst. Solids, v.239 (1998) 16-48

70. E.P. O'Reilly, J. Robertson. Theory of defects in vitreous silicon dioxide. Phys. Rev. B, v.27, N.6 (1983) 3780-3795

71. L. Skuja. The origin of the intrinsic 1,9 eV luminescence band in glassy Si02. J. Non-Cryst. Solids v.179 (1994) 51-69

72. L. Skuja, M. Hirano, H. Hosono, and K. Kajihara. Defects in oxide glasses. Phys. Stat. Sol. v.2, N. 1, (2005) 15-24

73. R. Tohmon, Ya. Shimogaichi, S. Munekuni, Yo. Ohki and Yo. Hama. Relation between the 1,9 eV luminescence and 4,8 eV absorption bands in high-purity silica glass. Appl. Phys. Lett. v. 54 N.17 (1989) 1650-1652

74. L. Rebohle, J. von Borany, R. Grotzschel, A. Markwitz, B. Schmidt, I. E. Tyschenko, W. Skorupa, H. Frob and K. Leo. Strong blue and violet photo- andelectroluminescence from Ge- and ST-implanted silicon dioxide. Phys. Stat. Sol. (a) 165 (1998)31-35

75. L. Rebohle, T. Gebel, J. von Borany, W. Skorupa, M. Helm, D. Pacifici, G. Franzo and F. Priolo. Transient behavior of the strong violet electroluminescence of Ge-implanted Si02 layers. Appl. Phys. В 74, (2002) 53-56

76. V.A. Radtsig, Kin. Katal. v.20 (1979) 456

77. C. Bulutay. Electronic structure and optical properties of silicon nanocrystals along their aggregation stages. Physica E 38 (2007) 112-117

78. V. A. Burdov. Dependence of the Optical Gap of Si Quantum Dots on the Dot Size. Semiconductors, V. 36, N. 10 (2002) 1154-1158.

79. B.A. Беляков, B.A. Бурдов, Д.М. Гапонова, A.H. Михайлов, Д.И. Тетельбаум, С.А. Трушин. Излучательная электронно-дырочная рекомбинация в кремниевых квантовых точках с участием фононов. ФТТ, т.46, вып.1 (2004)31-34

80. А.С. Москаленко, И.Н. Яссиевич. Экситоны в нанокристаллах Si. ФТТ, т.46, вып.8 (2004) 1465-1475

81. Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию, Москва, Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979 г. с. 16101.

82. А.Р. Baraban, Е.А. Semykina and М.В. Vaniouchov. Semicond. Sci. Technol. v.21 (2006) 881-885