СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР Si–КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ/SiOx, ПОЛУЧЕННЫХ ПО ФТОРОВОДОРОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-4-52-57

Полный текст:


Аннотация

Проведено детальное исследование пленочных структур Si−квантовые точки/SiOx, полученных по новой фтороводородной технологии формирования наночастиц кремния в пористой матрице оксида кремния. Предложен физический механизм влияния химической обработки в парах HF на воздухе на структурные и свето- излучающие свойства пленочных пористых систем с наноразмерным кремнием. Показано, что пассивация оборванных связей на поверхности Si−нановключений в результате обработки происходит при участии атомов кислорода, фтора и водорода, что на два порядка величины ослабляет безызлучательный канал рекомбинации. Предложена модель, объясняющая сдвиг спектра фотолюминесценции в область голубого свечения в результате обработки вследствие уменьшения размеров Si−квантовых точек при окислении их поверхностного слоя.


Об авторах

В. А. Данько
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина

кандидат физ.−мат. наук, в.о. зав. отд., Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев, просп. Науки,  д. 41



С. А. Злобин
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина

кандидат физ.−мат. наук, младший научный сотрудник, Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украи- на, 03028, г. Киев, просп. Науки,  д. 41



И. З. Индутный
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина

доктор  физ.−мат. наук,  профессор, главный  научный сотрудник, Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев,  просп. Науки,  д. 41

 



И. П. Лисовский
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина

доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики полупроводников  им. В. Е. Лашкарева НАН  Украины, Украина, 03028, г. Киев, просп. Науки,  д. 41



В. Г. Литовченко
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина
чл.−кор. НА- НУ, доктор  физ.−мат. наук,  профессор, зав. отд. Институт  физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев, просп. Науки, д. 41


Е. В. Михайловская
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев, просп. Науки,  д. 41.



П. Е. Шепелявый
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины
Украина
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев, просп. Науки,  д. 41


Е. Бегун
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины Physikalisches Institut, Goethe–Universitaet
Украина

младший научный  сотрудник, Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина, 03028, г. Киев,  просп. Науки, д.  41; Germany, Frankfurt am Main, Physikalisches Institut, Goethe−Universitaet.



Список литературы

1. Litovchenko, V. Determination of the electron affinity (work function) of semiconductor nano−crystals/ V. Litovchenko, A. Grygo- riev // Ukr. J. Phys. − 2007. − V. 52, N 9. − P. 897—904.

2. Wilkinson, A . R . Passivation of Si nanocrystals in SiO2: atomic versus molecular hydrogen / A. R. Wilkinson, R. G. Elliman // Appl. Phys. Lett. − 2003. − V. 83. − P. 5512—5514

3. Pellegrino, P. Enhancement of the emission yield of silicon nanocrystals in silica due to surface passivation / P. Pellegrino, B. Garrido, C. García, R. Ferré, J. A. Moreno, J. R. Morante // Physica E. − 2003. − V. 16. − P. 424—428.

4. Khatsevich, І. Effect of low temperature treatments on photoluminescence enhansement of ion beam synthesezed Si nanocrys- tals in SiO2 matrix / I. Khatsevich, V. Melnik, V. Popov, B. Romanyuk, V. Fedulov // Semicond. Phys. Quantum Electron. and Optoelectron. − 2008. − V. 11, N 4. − P. 352—355.

5. Indutny y, I . Z . Effect of chemical and radiofrequency plasma treatment on photoluminescence of SiOx films / I. Z. Indut- nyy, V. S. Lysenko, I. Yu. Maidanchuk, V. I. Min’ko, A. N. Nazarov, A. S. Tkachenko, P. E. Shepeliavyi, V. A. Dan’ko // Ibid. − 2006. − V. 9, N 1. − P. 9—13.

6. Kim Joonkon. Enhancement effect of photoluminescence in Si nanocrystals by phosphorus implantation / Joonkon Kim, H. J. Woo, H. W. Choi, G. D. Kim, W. Hong // Mater. Res. Soc. Symh. Proc. − 2004. − V. 792. P. R9.20.1—R9.20.6.

7. Lisovskii, I. P. Usilenie fotolyuminescencii struktur s nanokristallicheskim kremniem, stimulirovannoe nizkodozovym gamma−oblucheniem / I. P. Lisovskii, I. Z. Indutnyi, M. V. Muravskaya, V. V. Voitovich, E. G. Gule, P. E. Shepelyavyi // FTP. − 2008. − T. 42, Iss. 5. − P. 591—594.

8. Keisuke Sato. Improved luminiscence intensity and stability of nanocrystalline silicon due to the passivation of nonluminescent states / Keisuke Sato, Kenji Hirakuni // J. Appl. Phys. − 2005. − V. 97, N 1. − P. 326—330.

9. Dan’ko, V. A. Influence of the HF vapor treatment on the structure and luminescence properties of porous Si/SiOx−nano-composites / V. A. Dan’ko, S. O. Zlobin, I. Z. Indutnyi, I. P. Lisovskyy, L. G. Litovchenko, K. V. Michailovska, P. E. Shepeliavyi // Ukrain. J. Phys. − 2010. − V. 55, N 9. − P. 1042—1048.

10. Indutnyi, I. Z. Effect of acetone vapor treatment on photoluminescence of porous nc−Si—SiOx nanostructures / I. Z. Indutnyi, K. V. Michailovska, V. I. Min’ko, P. E. Shepeliavyi // Semicond. Phys. Quantum Electron. and Optoelectron. − 2009. − V. 12, N 2. − P. 105—109.

11. Lisovskyy, I. P. Effect of low−temperature annealing on light−emitting properties of na−Si/SiOx porous nanocomposite films / I. P. Lisovskyy, V. G. Litovchenko, S. O. Zlobin, M. V. Voitovych, I. M. Khatsevich, I. Z. Indutnyy, P. E. Shepeliavyi, O. F. Kolomys // Semicond. Phys. Quantum Electron. and Optoelectron. − 2011. − V. 14, N 1. − P. 127—129.

12. Svechnikov, S. V. Izluchatel’nye svoistva kremnievyh nanostruktur (obzor) / S. V. Svechnikov, E. B. Kaganovich // Optoelektronika i poluprovodnikovaya tehnika. − 2004. − Iss. 39. − P. 5—26.

13. Nakamura, M. Infrared absorption spectra and compositions of evaporated silicon oxides (SiOx) / M. Nakamura, V. Mochizuki, K. Usami // Solid State Comun. − 1984. − V. 50, N 12. − P. 1079—1081.

14. Lisovskyy, I. P. IR study of shortrange and local order in SiO2 and SiOx films / I. P. Lisovskii, V. G. Litovchenko, V. B. Lozinskii, S. I. Frolov, H. Flietner, W. Fussel, E. G. Schmidt // J. Non− Crystal. Solids. − 1995. − V. 187. − P. 91—95.

15. Sassella, A. Infrared study of Si−rich silicon oxide films de- posited by plasma−enhanced chemical vapor deposition / A. Sassella, A. Borghesi, F. Corni, A. Monelli, G. Ottaviani, R. Tonini, B. Pivac, M. Bacchetta, L. Zanotti // J. Vac. Sci. and Technol. A. − 1997. − V. 15, N 2. − P. 377—389.

16. Suchaneck, G. Oxygen−rich phase segregation in PECVD a−SiOx : H semi−insulators / G. Suchaneck, O. Steinke, B. Alhallani, K. Schade // J. Non− Crystal. Solids. − 1995. − V. 187. − P. 86—90.

17. Liptak, R. W. Surface chemistry dependence of native oxidation formation on silicon nanocrystals / R. W. Liptak, U. Kortshagen, S. A. Campbell // J. Appl. Phys. − 2009. − V. 106. − P. 064313.

18. Lehmann, A. Optical phonons in amorphous silicon oxides I. Calculation of the density of states and interptetation of LO−TO splittings ofamorph SiO2 / A. Lehmann, L. Schumann, K. Hubner // Phys. status solidi В. − 1983. − V. 117. − P. 689—698.

19. Shimada Toshikazu. Dipolar field contribution to memory echo in piezoelectric powder / Toshikazu Shimada, Yoshifumi Katayama, Shinkichi Horigome // J. Appl. Phys. − 1980. − V. 51, N 5. − P. 2817.

20. Faraci, G. Catalytic role of adsorbates in the photoluminescence emission of Si nanocrystals / G. Faraci, S. Gibilisco, A. R. Pennisi, G. Franzó, S. La Rosa, L. Lozzi // Phys. Rev. B. − 2008. − V. 78, N 24. − P. 245425.

21. Dan’ko, V. A. Control of photoluminescence spectra of porous nc−Si—SiOx structures by vapor treatment / V. A. Dan’ko, V. Ya . Bratus’, I. Z. Indutnyi, I. P. Lisovskyy, S. O. Zlobin, K. V. Michailovska, P. E. Shepeliavyi // Semicond. Phys. Quantum Electron. and Optoelectron. − 2010. − V. 13, N 4. − P. 413—417.

22. Strukturnye prevrasheniya i obrazovanie nanokristallitov kremniya v plenkah SiOx / V. Ya. Bratus', V. A. Yuhimchuk, L. I. Be- rezhinskii, M. Ya. Valah, I. P. Vorona, I. Z. Indutnyi, T. T. Petrenko, P. E. Shepelyavyi, I. B. Yanchuk // FTP. − 2001. − T. 35, Iss. 7. − P. 854—859.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Данько В.А., Злобин С.А., Индутный И.З., Лисовский И.П., Литовченко В.Г., Михайловская Е.В., Шепелявый П.Е., Бегун Е. СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР Si–КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ/SiOx, ПОЛУЧЕННЫХ ПО ФТОРОВОДОРОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2013;(4):52-57. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-4-52-57

For citation: Dan’ko V.A., Zlobin S.O., Indutnyi I.Z., Lisovskyy I.P., Litovchenko V.G., Michailovska K.V., Shepeliavyi P.E., Begun E.V. PROPERTIES OF SI QUANTUM DOTS/SIOX POROUS FILM STRUC- TURES SYNTHESIZED USING THE HYDROFLUORIC TECHNOLOGY. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2013;(4):52-57. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-4-52-57

Просмотров: 216

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)