Перераспределение атомов отдачи эрбия и кислорода и структура тонких приповерхностных слоев кремния, созданных высокодозной имплантацией аргона через поверхностные пленки Er и SiO2
Феклистов К.В.1, Черков А.Г.1,2, Попов В.П.1, Федина Л.И.1
1Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Email: kos@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 4 апреля 2017 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 1969 г.
С использованием аналитической высокоразрешающей электронной микроскопии исследована структура Si и перераспределение aтомов отдачи Er и O в тонких (~10 нм) приповерхностных слоях, внедренных с помощью имплантации Ar+ с энергией 250-290 кэВ и дозой 1·1016 см-2 через пленки соответственно Er и SiO2 и последующего отжига. Установлено, что рекристаллизация Si срывается на расстоянии ~20 нм от поверхности, где достигается критическое для срыва значение концентрации эрбия 5·1019 см-3 при T=950oС. Это опровергает общепринятую модель переноса атомов Er фронтом рекристаллизации в SiO2 на поверхности. Вместо этого показано, что перераспределение атомов отдачи O к исходному оксиду во время отжига при неподвижных атомах Er обеспечивает формирование поверхностно неоднородных фаз эрбия таким образом, что обогащенная кислородом фаза Er-Si-O оказывается сосредоточенной в оксиде, а обедненная фаза Er-Si остается в Si. Это объясняет частичную потерю внедренного Er после снятия оксида вместе с Er-Si-O фазой. Показано, что нетипичное для рекристаллизации (100)-Si образование большой плотности микродвойников (локально до 1013 см-2) связано с образованием пузырей и кластеров Ar.
- H. Park, A.W. Fang, S. Kodama, J.E. Bowers. Opt. Express, 13 (23), 9460 (2005)
- A.W. Fang, H. Park, R. Jones, O. Cohen, M.J. Paniccia, J.E. Bowers. IEEE Phot. Techn. Lett., 18 (10), 1143 (2006)
- A.W. Fang, H. Park, O. Cohen, R. Jones, M.J. Paniccia, J.E. Bowers. Opt. Express, 14 (20), 9203 (2006)
- Н.А. Соболев. ФТП, 29 (7), 1153 (1995)
- A. Polman. J. Appl. Phys. 82, 1 (1997)
- A.J. Kenyon. Semicond. Sci. Technol., 20, R65 (2005)
- H. Ennen, J. Schneider, G. Pomrenke, A. Axmann. Appl. Phys. Lett., 43, 943 (1983)
- S. Coffa, G. Franz\`o, F. Priolo. J. Appl. Phys., 81, 2784 (1997)
- M.A. Green, J. Zhao, A. Wang, P.J. Reece, M. Gal. Nature, 412, 805 (2001)
- А.М. Емельянов, Н.А. Соболев. ФТП, 42, 336 (2008)
- N.A. Sobolev. Mater. Sci. Forum, 590, 79 (2008)
- S. Coffa, F. Priolo, G. Franzo, V. Bellani, A. Carnera, C. Spinella. Phys. Rev. B, 48, 11782 (1993)
- О.В. Александров, А.О. Захарьин, Н.А. Соболев, Ю.А. Николаев. ФТП, 36 (3), 379 (2002)
- A. Polman, G.N. van den Hoven, J.S. Custer, J.H. Shin, R. Serna, P.F.A. Alkemade. J. Appl. Phys., 77, 1256 (1995)
- O.B. Gusev, M.S. Bresler, P.E. Pak, I.N. Yassievich. Phys. Rev. B, 64, 075302 (2001)
- К.Е. Кудрявцев, Д.И. Крыжков, Л.В. Красильникова, Д.В. Шенгуров, В.Б. Шмагин, Б.А. Андреев, З.Ф. Красильник. Письма ЖЭТФ, 100, 913 (2014)
- J.D.B. Bradley, M. Pollnau. Laser \& Photon. Rev., 5 (3), 368 (2011)
- G. Mula, T. Printemps, C. Licitra, E. Sogne, F. D'Acapito, N. Gambacorti, N. Sestu, M. Saba, E. Pinna, D. Chiriu, P.C. Ricci, A. Casu, F. Quochi, A. Mura, G. Bongiovanni, A. Falqui. Scientific Rep., 7, 5957 (2017)
- J.M. Ramirez, Y. Berencen, L. Lopez-Conesa, J.M. Rebled, F. Peiro, B. Garrido. Appl. Phys. Lett., 103, 081102 (2013)
- S. Wang, A. Eckau, E. Neufeld, R. Carius, Ch. Buchal. Appl. Phys. Lett., 71, 2824 (1997)
- H. Krzyzanowska, K.S. Ni, Y. Fu, P.M. Fauchet. Mater. Sci. Eng. B, 177, 1547 (2012)
- Y. Berencen, S. Illera, L. Rebohle, J.M. Ramirez, R. Wutzler, A. Cirera, D. Hiller, J.A. Rodri guez, W. Skorupa, B. Garrido. J. Phys. D: Appl. Phys., 49, 085106 (2016)
- K. Dasari, J. Wu, H. Huhtinen, W.M. Jadwisienczak, R. Palai. J. Phys. D: Appl. Phys., 50, 175104 (2017)
- V.X. Ho, T.V. Dao, H.X. Jiang, J.Y. Lin, J.M. Zavada, S.A. McGill, N.Q. Vinh. Scientific Rep., 7, 39997 (2017)
- M.A. Louren co, M.M. Milov sevii, A. Gorin, R.M. Gwilliam, K.P. Homewood. Scientific Rep., 6, 37501 (2016)
- M.N. Drozdov, N.V. Latukhina, M.V. Stepikhova, V.A. Pokoeva, M.A. Surin. Modern Electronic Mater., 2, 7 (2016)
- S. Naczas, P. Akhter, M. Huang. Appl. Phys. Lett., 98, 113101 (2011)
- M. Celebrano, L. Ghirardini, P. Biagioni, M. Finazzi, Y. Shimizu, Y. Tu, K. Inoue, Y. Nagai, T. Shinada, Y. Chiba, A. Abdelghafar, M. Yano, T. Tanii, Enrico Prati. arXiv 1702.00331v1 (2017)
- К.В. Феклистов, Д.С. Абрамкин, В.И. Ободников, В.П. Попов. Письма ЖТФ, 41 (16), 52 (2015)
- K.V. Feklistov, A.G. Cherkov, V.P. Popov. Solid State Commun., 242, 41 (2016)
- A. Polman, J.S. Custer, E. Snoeks, G.N. van den Hoven. Appl. Phys. Lett., 62, 507 (1993)
- J.S. Custer, A. Polman, H.M. van Pinxteren. J. Appl. Phys., 75, 2809 (1994)
- O.B. Александров, Ю.А. Николаев, Н.А. Соболев., ФТП, 32, 1420 (1998)
- J.F. Ziegler, J.P. Biersack, M.D. Ziegler. www.srim.org
- K.S. Jones, S. Prussin, E.R. Weber. Appl. Phys. A, 45, 1 (1988)
- B. de Mauduit, L. La\^anab, C. Bergaud, M.M. Faye, A. Martinez, A. Claverie. Nucl. Instrum. Meth. B, 84, 190 (1994)
- F. Cristiano, J. Grisolia, B. Colombeau, M. Omri, B. de Mauduit, A. Claverie, L.F. Giles, N.E.B. Cowern. J. Appl. Phys., 87, 8420 (2000)
- M.D. Rechtin, P.P. Pronko, G. Foti, L. Csepregi, E.F. Kennedy, J.W. Mayer. Phil. Mag. A, 37, 605 (1978)
- A.L. Roitbijrd. Phys. Status Solidi A, 37, 329 (1976)
- A.K. Gutakovskii, S.I. Stenin, B.G. Zakharov. Phys. Status Solidi A, 67, 299 (1981)
- A.R. Lahrood, T. de los Arcos, M. Prenzel, A. von Keudell, J. Winter. Thin Sol. Films, 520, 1625 (2011)
- M. Prieto-Depedro, I. Romero, I. Martin-Bragado. Acta Materialia, 82, 115 (2015)
- M.K. Miller, R.G. Forbes. Atom-Probe Tomography: The Local Electrode Atom Probe (Springer, 2014)
- R.C. Newman. J. Phys.: Condens. Matter, 12, R335 (2000)
- National Bureau of Standards: Selected Values of Chemical Thermodynamic Properties (Pt. 7, Tech. Notes 270-7, p. 65; Pt. 2, p. 24)
- C. Choi, M. Jang, Y. Kim, M. Jun, T. Kim, M. Song. Appl. Phys. Lett., 91, 012903-1-3 (2007)
- C. Choi, M. Jang, Y. Kim, M. Jun, T. Kim, M. Song. Mater. Trans., 51, 793 (2010)
- C.S. Wu, D.M. Scott, S.S. Lau. J. Appl. Phys., 58, 1330 (1985)
- Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова (М., Энергоатомиздат, 1991).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.