Проявление квантоворазмерных эффектов в нанокристаллах и аморфных нанокластерах германия в плёнках GeSixOy / Гамбарян М.П., Кривякин Г.К., Черкова С.Г., Володин В.А.

Нанокристаллы и аморфные нанокластеры кремния и германия в диэлектрических плёнкахпредставляют собой квантовые точки, и интересны с фундаментальной точки зрения, а такжеперспективны для применения в нано- и оптоэлектронике. Недавно в плёнках германосиликатногонестехиометрического стекла GeSixOy была обнаружена фотолюминесценция в ИК диапазоне,предположительно обусловленная дефектами [1].Нестехиометрические оксидные плёнки двух типов GeOx[SiO](1-x) и GeOx[SiO2](1-x) былиполучены высоковакуумным испарением порошковGeO2 и либо SiO, либо SiO2, и напылением нахолодную подложку Si(001). Исходные иподвергнутые отжигам (550, 600 и 650 oC, 1 час)образцы исследовали методами электронноймикроскопии, ИК-спектрокопии, электронноймикроскопии, спектроскопии комбинационногорассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ).Спектры ФЛ были нормированы с учётомспектральной чувствительности детектора.Из анализа спектров КРС установлено, чтоисходная плёнка GeO[SiO2] не содержала кластеровгермания, а исходная плёнка GeO[SiO] содержалакластеры аморфного германия, по даннымэлектронной микроскопии размер кластеровсоставлял ~3 нм. По данным ИК-спектроскопии,плёнки содержали Si-O, Ge-O и Si-O-Ge связи. Послеотжига 550 oC в обеих плёнках были обнаруженыкластеры аморфного германия, а после отжига 650 oCв них были обнаружены нанокристаллы германия.В исходных плёнках при низких температурахобнаружена широкая полоса ФЛ с максимумом 1050 нм, а также узкие пики, самый интенсивный сположением 1623 нм. ФЛ, вероятно, обусловлена дефектами – вакансиями кислорода иизбыточными атомами германия. Отжиги вызывают трансформацию структуры плёнок и меняют видспектров ФЛ. В плёнках, содержащих нанокластеры германия, наблюдается ФЛ с максимумом 1500-1600 нм. При этом уменьшился сигнал ФЛ от дефектов. Исследована температурнаязависимость интенсивности пиков ФЛ, она падала с ростом температуры, но сохранялась притемпературах до 200 K. Обсуждается вклад в ФЛ нанокристаллов германия, формируемых приотжигах 600-650 oC.