ИК- фотолюминесценция кремния при облучении тяжелыми ионами высоких энергий / Черкова С.Г., Володин В.А., Скуратов В.А.

Проблема создания эффективного излучателя на основе кремния до сих пор не решена иостаётся актуальной. Одним из подходов в создании кремниевых светодиодов явялется инженериясветоизлучающих дефектов [1]. Существует множество способов создания таких дефектов, нопрактически нет работ в которых использовались тяжелые высокоэнергетичные ионы. Торможениетаких частиц вблизи поверхности происходит почти полностью за счет ионизации.Пластины высокоомного кремния, выращенные методом безтигельной зонной плавки, сориентацией (111), были облучены при комнатной температуре ионами 132Xe26+ с энергией 167 МэВ вдиапазоне флюенсов от 3·1011 до 1013 см-2 на циклотроне ИЦ-100 ЛЯР ОИЯИ (г. Дубна). Согласнорасчетам по программе SRIM (www.srim.org), пробег ионов Хе составлял ~19.9 мкм. Потери наионизацию в приповерхностном слое достигали 12.5 кэВ/нм. Образцы были исследованы с помощьюметода спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ) при различных температурах, для возбуждения ФЛиспользовались лазеры с длинами волн 325 и 488 нм.Сразу после имплантации в спектрах ФЛ при криогенных температурах при возбуждении 325нм обнаружена широкая полоса в области 1150-1600 нм (1.1-0.77эВ). Помимо этого виден набор узких пиков, которые можносоотнести с известными в литературе линиями - X (1.033 эВ), W(1.018 эВ), W’ (1.0048 эВ), связываемыми с мелкимимеждоузельными кластерами, R (0.901 эВ) ассоциируемый с {311}дефектами и C (0.79 эВ) – обычно приписываемый комплексам C-O.При увеличении дозы облучения до 1013 см-2 максимум ФЛсмещается в длинноволновую область, а интенсивность сигналападает примерно на порядок. Положение наблюдаемой широкойполосы ФЛ примерно совпадает с положением известных«дислокационных» пиков D1-D4 (0.81–0.99 эВ) [1, 2]. В литературеуказывается, что при облучении ионами высоких энергий ненаблюдается протяженных дефектов в приповерхностных областях.Источниками света скорее являются плотные сетки локальноограниченных вблизи траектории ионов дислокационных дефектов.В работе обсуждается роль ионизации в процессахдефектообразования и вклад создаваемых дефектных комплексов влюминесцентные свойства. Спад ФЛ с ростом дозы ионов,обусловлен конкуренцией создаваемых при бомбардировке светоизлучающих дефектов и центровбезызлучательной рекомбинации.