Разработка и исследование процессов формирования нанокристаллов кремния в слоях Si[3]N[4] и Si[3]O[4-x]N[y] методами ионной имплантации и термообработок для светодиодных структур, излучающих в диапазоне 1,8-4,0 эВ
Full Name of the work head: Габдуллин М.Т.
Исполнители проекта: Тогамбаева А.К.*
: Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа при КазНУ им. аль-Фараби
Inventory number: 0214РК01630
Registration number: 0112РК01174
Keywords: светодиодные структуры*газофазное химическое осаждение*нанокристаллы кремния*фотолюминесценция*
Методами химического осаждения из газовой фазы изготовлен набор пластин SiNx/Si с нитридными пленками различного стехиометрического состава толщиной от 58 до 950 нм. Проведены отжиги изготовленных образцов в диапазоне температур 800-1200 {o}C в среде азота. Изучены элементный, химический и фазовый состав, структура и излучательные свойства образцов SiNx/Si и влияние термообработок на характеристики нитридных пленок. Показано, что варьированием режимов осаждения можно получать как обогащенные кремнием, так и обогащенные азотом нитридные пленки со стехиометрическим параметром "х" от 1,86 до 0,54. Для исследования структурно-фазового состава и оптических параметров нитридных слоев использованы методы Резерфордовского обратного рассеяния, просвечивающей электронной микроскопии, комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции, измерения электрофизических свойств тестовых структур. Показано, что в нитридных пленках после термообработки формируются аморфные нанокластеры кремния, которые кристаллизуются при увеличении температуры отжига до 1000 {o}С и выше. В спектрах фотолюминесценции исходных и отожженных образцов с нитридом кремния при комнатной температуре наблюдалась фотолюминесценция в области спектра от 400 до 800 нм, которую можно рассматривать как результат наложения нескольких полос, положение и интенсивность которых варьируют в зависимости от условий осаждения и отжига нитридных пленок. Отжиг приводит к появлению полос люминесценции, связанных с дефектами типа Si- (К-центр свечения) и N- (N-центр свечения), интенсивность которых снижается с ростом температуры отжига. В результате исследований по разработанной топологии изготовлены тестовые структуры для измерения вольт-амперных характеристик и электролюминесценции. Для всех исследованных серий образцов обнаружен эффект фотоотклика, который усиливается с увеличением температуры отжига. Полученные результаты могут быть использованы при разработке светоизлучающих материалов на основе кремния, а также солнечных элементов.*