Спосіб одержання світловипромінювального матеріалу на основі кремнію

1. Спосіб одержання світловипромінювального матеріалу на основі кремнію, який включає осадження в вакуумі на підкладку шару субоксиду кремнію SiOx, де х менше 2 і наступного термічного відпалу цього шару при підвищеній температурі в атмосфері інертного газу або у вакуумі, який відрізняється тим, що під час осадження шару SiOx підкладку орієнтують під кутом від 20 до 80 градусів між нормаллю до підкладки і напрямком потоку осаджуваної речовини. C2 2 (13) 1 3 75793 4 більшості випадків здійснюється в два етапи. Спопідвищеній температурі. Таке осадження здійснючатку формується плівка нестехіометричного окють шляхом термічного випаровування у вакуумі, сиду SiOx за допомогою іонної імплантації Si у шар електронно-променевого випаровування у вакуумі, SiO2 [Forming luminescent silicon material and чи високочастотного магнетронного розпилення electro-luminescent device containing that material, моноокису кремнію (SiO), двоокису кремнію (SiO2), United States Patent: 5,852,346, December 22, кремнію (Si), чи їх суміші. Один із аріантів реаліза1998], електронно-променевого [В. Gallas, C.-C. ції запропонованого способу включає обертання Kao, S. Fisson, et al., Appl. Surf. Sci. 185, 317(2002)] підкладинки навколо осі, перпендикулярної до почи високочастотного розпилення композитної Siверхні підкладинки під час осадження шару SiOx. SiO2 мішені [S.Y. Ma, G.G. Qin, Y.Y. Wang, Materials Термічний відпал отриманого шару SiOx проводять Letters 49, 63(2001)]. Потім отримані шари відпаабо в атмосфері інертного газу при температурі з люються при температурі близько 1000°С, у реінтервалу 400-1300°С, або у вакуумі при темперазультаті чого в оксидній матриці формуються натурі з інтервалу 400-1100°С. нокристаліти кремнію розмірами 1-5нм, тобто Відомо, що вакуумне осадження оксиду кремнію на підкладинки, орієнтовані під певним кутом формується нанокомпозит Si-SiOx, де x 2. У заледо напрямку потоку випаровуваної речовини, прижності від розмірів сформованих нанокристалітів, водить до формування поруватих SiOx плівок, які їхньої концентрації і якості інтерфейсу нанокрисмають колоноподібну структуру. В залежності від таліт/матриця може спостерігатися інтенсивна кута осадження та інших параметрів технологічнофотолюмінісценція чи електролюмінісценція таких го процесу нанесення плівок діаметр утворених плівок у ближній інфрачервоній і видимій області колон змінюється від 10 до 30нм. При збільшення спектра. При зменшенні розмірів нанокристалітів кута β між нормаллю до підкладинки і напрямком положення максимуму спектра випромінювання потоку осаджуваної речовини поруватість осаджезміщується в короткохвильову область спектра. них плівок зростає, а поперечні розміри колонопоПеревагою Si-SiOx нанокомпозитів порівняно з дібних структур зменшуються. поруватим кремнієм є їх механічна та хімічна стійТермічний відпал таких плівок викликає коагукість та повна сумісність з сучасною кремнієвою ляцію нанокластерів кремнію в обмежених фрагтехнологією. ментах оксидної матриці, яка складається з повніНайближчим аналогом є спосіб формування стю чи частково ізольованих колон. Це забезпечує світловипромінюючих Si-SiOx нанокомпозитів за зменшення дисперсії розмірів наночастинок Si, а допомогою термічного випаровування моноокису також надає додаткову можливість впливу на їх кремнію SiO з наступним відпалом при високій розміри за допомогою зміни орієнтації підкладинки температурі в атмосфері інертного газу [Н. Rinnert, на яку осаджується плівка SiOx. Відомо, що полоM. Vergant, G. Marchal and A. Burneau., Appl. Phys. ження максимуму смуги люмінесценції визначаLett. 72, 3157 (1998)]. В результаті відпалу в оксиється розміром наночастинок Si (при зменшення дній матриці формуються наночастинки кремнію, розміру максимум зміщується в напрямку коротструктура яких залежить від температури, при якій ших довжин хвиль), а розкид розмірів визначає відбувається термічна обробка: при температурах напівширину смуги (чим більша дисперсія розмірів, нижче 900°С формуються аморфні включення тим більша напівширина). Тому зміна кута осакремнію, при більш високих температурах утводження плівок SiOx дозволяє керувати спектральрюються нанокристали. Спектральні характерисними характеристиками фотолюмінісценції, чи тики та ефективність випромінювання Si-SiOx наелектролюмінісценції сформованих Si-SiOx нанонокомпозитів суттєво залежать від розмірів, композитних шарів. структури та концентрації нановключень кремнію Інтервал кутів осадження 20°