СИНТЕЗ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ С НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА МЕТОДОМ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Предложена новая методика синтеза слоев пористого кремния с наночастицами серебра, основанная на методе низкоэнергетической высокодозовой имплантации кремния ионами металла. Для демонстрации методики проведена имплантация полированной пластины монокристаллического кремния однозарядными ионами Ag+ при комнатной температуре с энергией 30 кэВ при дозе облучения 1,5 ⋅ 1017 ион/см2 и плотности тока в ионном пучке 8 мкA/см2. Методами высокоразрешающей сканирующей электронной и атомно−силовой микроскопии, а также рентгеноспектрального микрозондового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света показано, что в результате проведенной ионной имплантации на поверхности облучаемого кремния формируется тонкий аморфный слой пористого кремния со средним диаметром пор порядка 150—180 нм, глубиной пор ~100 нм и толщиной стенок между отверстиями 30—60 нм. В структуре пористого кремния расположены наночастицы серебра диаметром 5—15 нм. Кроме того, установлено, что в процессе проведения имплантации происходит ранее не наблюдаемое на практике распыление поверхности кремния ионами серебра. Сделано заключение о том, что предлагаемый физический метод получения пористого кремния, в отличие от химических подходов, обладает тем преимуществом, что может быть достаточно легко интегрирован в индустриальный современный процесс технологии изготовления и совершенствования электронных микросхем, основанный на промышленной ионной имплантации. 

1. Ищенко,А.А. Нанокремний:свойства,получение,применение,методы исследования и контроля/А.А.Ищенко,Г. В. Фетисов, Л. А. Асланов. − М. : Физматлит, 2011. − 573 c.

2. Козловский, В. В. Модифицирование полупроводников пучками протонов / В. В. Козловский, В. А. Козлов, В. Н. Ломасов // ФТП. − 2000. − Т. 34. − С. 129—147.

3. Lehmann, V. Porous silicon formation: A quantum wire effect / V. Lehmann, U. Gosele // Appl. Phys. Lett. − 1991. − V. 58. − P. 856—868.

4. Stein, H. J. Infrared spectroscopy of chemically bonded hydrogen at voids and defects in silicon / H. J. Stein, S. M. Myers, D. M. Follstaedt // J. Appl. Phys. − 1993. − V. 73. − P. 2755—2764.

5. Amran,T.S.Optical absorption and photoluminescence studies of gold nanoparticles deposited on porous silicon / T. S. Amran, M. R. Hashim, N. K. Al−Obaidi, H. Yazid, R. Adnan // Nanoscale Res. Lett. − 2013. − V. 8. − P. 35—41.

6. Wang, Y. Broadening antireflection on the silicon surface realized by Ag nanoparticle−patterned silicon / Y. Wang, Y. P. Liu, H. L. Liang, Z. X. Mei, X. L. Du // Phys. Chem. Chem. Phys. − 2013. − V. 12. − P. 2345—2350.

7. Panarin, A. Y. Formation of SERS−active silver structures on the surface of mesoporous silicon / A. Y. Panarin, V. S. Chirvony, K. I. Kholostov, P.−Y. Turpin, S. N. Terekhov // J. Appl. Spectr. − 2009. − V. 76. − P. 280—287.

8. Kreibig,U. Optical properties of metal clusters/U.Kreibig, M. Vollmer. − Berlin : Springer, 1995. − 468 p.

9. Stepanov, A. L. Ion−synthesis of metal nanoparticles and their optical properties / A. L. Stepanov. − N. Y. : Nova Sci. Publ., 2010. − 81 p.

10. Степанов, А. Л. Фотонные среды с наночастицами, синтезированными ионной имплантацией / А. Л. Степанов. − Саарбрюккен : Lambert Acad. Publ., 2014. − 353 c.

11. Ziegler, J. F. The stopping and range of ions in solids / J. F. Ziegler, J. P. Biersack, U. Littmark. − N. Y. : Pergamon Press, 1985. − 465 p.

12. Тысченко, И. Е. Формирование пленок нанокристаллического кремния имплантацией больших доз ионов H+ в слои кремния на изоляторе и последующим быстрым термическим отжигом / И. Е. Тысченко, В. П. Попов, А. Б. Талочкин, А. К. Гутаковский, К. С. Журавлев // ФТП. − 2004. − Т. 38. − С. 111—116.

13. Бухараев, А. А. Мониторинг жидкостного травления имплантированного диоксида кремния с помощью атомно−силового микроскопа / А. А. Бухараев, Н. И. Нургазизов, А. В. Сугоняко // Микроэлектроника. − 2002. − Т. 31. − С. 121—128.

14. Romano, L. Nanostructuring in Ge by self−ion implantation / L. Romano, G. Impellizzeri, M. V. Tomasello, G. Giannazzo, C. Spinella, M. G. Grimaldi // J. Appl. Phys. − 2010. − V. 107. − P. 084314−1—084314−5.

15. Герасименко,Н.Н.Кремний—материал нанооэлектроники / Н. Н. Герасименко, Ю. Н. Пархоменко. − М. : Техносфера, 2007. − 270 c.