Представлены результаты исследования локальной электронной структуры монокристаллических образцов кремния < 111> с проводимостью n-типа методом рентгеновской Si L2,3-эмиссионной спектроскопии. Образцы имплантировались ионизированным молекулярным пучком 16O+2 и 14N+2 (соотношение кислород--азот в молекулярном пучке 1 : 1, энергия имплантации 30 keV, дозы облучения от 2· 1017 до 1.5· 1018 cm-2, термический быстрый отжиг (rapid thermal annealing) образцов в азотной атмосфере после имплантации при 800oC в течение 5 min ) для формирования системы SixOyNz. Сравнение зарегистрированных Si L-спектров со спектрами эталонов позволило установить четкие корреляции между особенностями электронной структуры оксинитрида кремния, сформированного в результате имплантации, и дозами облучения. Показано, что при дозах имплантации 2· 1017 и 1· 1018 cm-2 преимущественно формируется Si3N4, в то время как при дозе 1.5· 1018 cm-2, в основном происходит образование слоев SiO2 в монокристаллическом кремнии. Обсуждаются наиболее вероятные причины и механизмы особенностей такого внедрения 16O+2 и 14N+2 в исследованные образцы. Полученные экспериментальные данные сравниваются с ab initio расчетами зонной структуры, выполненными методом FLAPW. Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ (гранты N 08-02-00046а и 08-02-00148а), гранта Минобразования --- CRDF: Annex BF4M05, EK-005-X2 (REC-005), BRHE 2004 post-doctoral fellowship award Y2-EP-05-11, а также Совета по грантам Президента РФ для ведущих научных школ (грант НШ-4192.2006.2). С индийской стороны работа выполнялась при поддержке University Mumbai Grants Commission (UGC) и проекта "Ion implantation synthesis of silicon oxynitride samples" F.10-47/2001 (SR-I). PACS: 71.20.Nr, 71.20.-b
A.B. Danilin, K.A. Drakin, V.V. Kukin, A.A. Malinin, V.N. Mordkovich, A.F. Petrov, V.V. Saraykin, O.I. Vyletalina. Nucl. Instr. Meth. B 58, 191 (1991)
J.K.Y. Wong, J.A. Kilner, A.B. Danilin, I.V. Charniy, L.A. Charniy. Vacuum 44, 219 (1993)
A.I. Belogorokhov, V.T. Bublik, K.D. Scherbachev, Yu.N. Parkhomenko, V.V. Makarov, A.B. Danilin. Nucl. Instr. Meth. B 147, 320 (1999)
M.Yu. Barabanenkov, Yu.A. Agafonov, V.N. Mordkovich, A.N. Pustovit, A.F. Vyatkin, V.I. Zinenko. Nucl. Instr. Meth. B 171, 301 (2000)
A.D. Yadav, Rucha H. Polji, Vibha Singh, S.K. Dubey, T.K. Gundu Rao. Nucl. Instr. Meth. B 245, 475 (2006)
A. Carnera, P. Mazzoldi, A.B. Boscoletto, F. Caccavale, R. Bertoncello, G. Granozz, I. Spagnol, G. Battaglin. J. Non-Cryst. Sol. 125, 293 (1990)
T.D.M. Salgado, F.C. Stedile, C. Krug, I.J.R. Baumvol, C. Radthe. Nucl. Instr. Meth. B 148, 252 (1999)
J.A. Diniz, A.P. Sotero, G.S. Lujan, P.J. Tatsch, J.W. Swart. Nucl. Instr. Meth. B 166-167, 64 (2000)
A.D. Yadav, M.C. Joshi. Thin Solid Films 91, 45 (1982)
A. Ermolieff, P. Molle, S. Martton. Appl. Phys. Lett. 56, 2672 (1990)
Geeta Bhatt, Alka R. Chauhan, A.D. Yadav, S.K. Dubey. Proc. DAE SSP Sump. Chandigarh, India (2002)
A.R. Chauhan, G. Bhatt, A.D. Yadav, S.K. Dubey, T.K. Gundu Rao. Nucl. Instr. Meth. B 21, 451 (2003)
G. Bhatt, A.D. Yadav, S.K. Dubey, T.K. Gundu Rao. Nucl. Instr. Meth. B 222, 75 (2004)
Э.З. Курмаев, Д.А. Зацепин, С.О. Чолах, B. Schmidt, Y. Harada, T. Tokushima, H. Osawa, S. Shin, T. Takeuchi. ФТТ 47, 728 (2005)
Д.А. Зацепин, Е.С. Яненкова, Э.З. Курмаев, В.М. Черкашенко, С.Н. Шамин, С.О. Чолах. ФТТ 48, 204 (2006)
E.Z. Kurmaev, V.V. Fedorenko, S.N. Shamin, A.V. Postnikov, G. Wiech, Y. Kim. Phys. Scripta T 41, 288 (1992)
E.Z. Kurmaev, V.R. Galakhov, S.N. Shamin. Critical Rev. Solid State Mater. Sci. 23, 65 (1998)
R.S. Crisp. J. Phys. F: Met. Phys. 13, 1325 (1983)
P. Blaha, K. Schwarz, G.K.H. Madsen. WIEN2k. An Augmented plane wave plus local orbitals program for calculating crystal properties. Tech. Univ. Wien, Wien (2001)
J.P. Perdew, S. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
Y.-N. Xu, W.Y. Ching. Phys. Rev. B 51, 17 379 (1995)
J. Sjoeberg, G. Helgesson, I. Idrestedt. Acta Cryst. C 47, 2438 (1991)
K. Schwarz, A. Neckel. Phys. Chem. Chem. Phys. 79, 1071 (1975)
Д.А. Зацепин, Э.З. Курмаев, И.Р. Шеин, В.М. Черкашенко, С.Н. Шамин, С.О. Чолах. ФТТ 49, 72 (2007)
D.A. Zatsepin, V.R. Galakhov, B.A. Gizhevskii, E.Z. Kurmaev, V.V. Fedorenko, A.A. Samokhvalov, S.V. Naumov, R. Berger. Phys. Rev. B 59, 59 211 (1999)
Д.А. Зацепин, С.О. Чолах. Физические основы технологий микро- и наноэлектроники. Изд-во ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург (2006). 236 с