Спосіб одержання фотолюмінісцентної плівки з кремнієвими квантовими точками

Спосіб одержання фотолюмінісцентної плівки з кремнієвими квантовими точками, що включає формування SiO2 плівки з кремнієвими нанокристалами на підкладку, впровадження вуглецю в 3 15063 4 інших недоліків відноситься те, що це - рідинні До недоліків найближчого аналога слід віметоди, а процеси сушки призводять до значних нести: напружень плівки, є проблеми забруднення навко- недостатню інтенсивність ФЛ в блакитній облишнього середовища завдяки вживанню кислот, ласті спектра; тощо. - часи релаксації ФЛ більші ніж наносекундні, Більш того, окислені шари por-Si та плівки набо смуга ФЛ найбільшої інтенсивності "повільна"; нокомпозитного складу SiHK/SiO2 з малими розмі- недостатню стабільність ФЛ, що як і для nc-Si плівок одержаних імплантацією, пов'язана з низьрами SiHK ( 1.5нм) через локалізацію носіїв зарякою пористістю, що обмежує дифузію пасивуючих ду на поверхневих станах, що обумовлені Si=О атомів до ОЗ Si. зв'язками, випромінюють в області енергії 1.7еВ - потреба в активації ФЛ шляхом відпалу для замість 2.7еВ, тобто не мають зелено-блакитної формування Si НК, пасивації обірваних зв'язків ФЛ [6]. воднем, що робить процес багатостадійним, менш А між тим, ще в 1991 році Кенем із співробіттехнологічним ніж одностадійний; никами [7] бачили блакитні смуги ФЛ в зістареному - є проблеми забруднення як плівок, так і наpor-Si після швидкого термоокислення та припусвколишнього середовища (наявність отруйних ретили їх зв'язок із забрудненням por-Si вуглецем. В човин); [8] був запропонований спосіб стабілізації видимої - використання високочастотного коштовного ФЛ por-Si шляхом пасивації його поверхні органіобладнання та інш. кою, на основі формування Si-C зв'язків. В [9] поВ основу корисної моделі покладено задачу відомили, що часи життя носіїв заряду, екситонів в вдосконалення способу формування ФЛ плівок з Si наноструктурах з впровадженим вуглецем леSi КТ щодо підвищення інтенсивності ФЛ в блакитжать в наносекундному діапазоні часів. ній області спектра, зменшення часів релаксації Сьогодні відомі лише перші спроби одержання ФЛ до сотень наносекунд та її нестабільності до ФЛ в блакитній області спектра плівок з Si КТ, що декількох відсотків, а також здійснення процесу в леговані вуглецем. Це - методи іонної імплантації одностадійному циклі, в умовах вакуумної чистоти, [9] та хімічного осадження із парової фази, що без вживання отруйних речовин, без коштовного стимулюється плазмою [10]. В першому - на c-Si обладнання. підкладці вирощували SiО2 плівку товщиною в Поставлена задача досягається тим, що фор400нм. В неї в два етапи імплантували іони креммування SiО2 плівки з SiHK, впровадження вугленію та вуглецю, концентрація якого дорівнювала цю та активацію ФЛ проводять одностадійно меконцентрації іонів кремнію. Зразки відпалювали в тодом імпульсного лазерного осадження (ІЛО) атмосфері азоту при температурі 1100°С в діапа3+ шляхом дії променем ІAГ:Nd лазера з довжиною зоні часів від декількох хвилин до 16 годин. Спектхвилі 1.06мкм, густиною енергії 15-30Дж/см2, трири ФЛ були широкими, складалися з трьох смуг валістю імпульсу 8-12 не та частотою імпульсів 20при енергіях 1.4-1.9, 2.1-2.5 та 2.8-3еВ, але макси30Гц на мішень з кремнію, що містить графіт в муми інтенсивності ФЛ знаходились при 2.1-2.5еВ. кількості 1-8 відсотків по площині поверхні, в вакуДо недоліків методу слід віднести низьку інтенсивумній камері при тиску кисню 3-7Па та відстані між ність ФЛ як в блакитній, так і в усій області спектмішенню та підкладкою 15-30мм. ру, а також недостатню її стабільність. Низька інЗапропонований спосіб забезпечує в порівтенсивність ФЛ пов'язана зі слабкою пасивацією нянні з найближчим аналогом при впровадженні дефектів, що виникають при імплантації SiO2 пліватомів вуглецю підвищення інтенсивності в блакики. Недостатня стабільність зумовлена тим, що тній області спектра в 3-4 рази при нестабільності плівки S102 мають низьку пористість, що обмежує ФЛ на повітрі та при дії опромінення не більш ніж дифузію атомів азоту для пасивації ОЗ Si. Метод декілька відсотків та часах релаксації, що не перебагатостадійний, потребує використання коштоввищують сотень наносекунд, а також одностадійного обладнання. ність процесу, відсутність забруднення плівок, наЗа найближчий аналог обраний спосіб [10], в вколишнього середовища та високочастотного якому nc-Si плівки товщиною в 2 мкм були осакоштовного обладнання. джені на c-Si підкладку з парової фази в умовах Ефекти підвищення інтенсивності ФЛ в блакивисокочастотного розряду (electron cyclotron тній області спектра, зменшення часу релаксації resonance plasma enhanced CVD). До складу пароФЛ та збільшення її стабільності обумовлені сукувої фази входили SiH4, O2 та СН4 - як джерело пністю параметрів запропонованого способу ІЛО, вуглецю. Плівки відпалювали вперше при темпещо забезпечує формування Si КТ з розмірами Si ратурах від 700 до 1150°С в аргоні для формування системи Si НК/SiО2, а потім при температурі НК з меншого боку до 1.5нм, склад бар'єрної фа700°С, 1 годину в формінг-газі (10% Н2+90% N2) зи SiО2 замість SiOx (1.5