Journals →  Материалы электронной техники →  2013 →  #4 →  Back

НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ
ArticleName Свойства пористых пленочных структур Si–квантовые точки/SiOx, полученных по фтороводородной технологии
ArticleAuthor В. А. Данько, С. А. Злобин, И. З. Индутный, И. П. Лисовский, В. Г. Литовченко, Е. В. Михайловская, П. Е. Шепелявый, Е. Бегун
ArticleAuthorData

Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина:

В. А. Данько

С. А. Злобин

И. З. Индутный

И. П. Лисовский
В. Г. Литовченко

Е. В. Михайловская

П. Е. Шепелявый


Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины, Украина; Physikalisches Institut, Goethe–Universitaet, Frankfurt am Main, Germany:

Е. Бегун

Abstract

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 светоизлучающие 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.

Работа выполнена при поддержке проектами 1.1.5 и 1.1.7 Государственной целевой научно−технической программы разработки и создания сенсорных наукоемких продуктов на 2008—2012 годы.

keywords Квантовые точки кремния, оксидная матрица, химическая обработка, ИК−спектроскопия, фотолюминесценция
References

1. Litovchenko, V. Determination of the electron affinity (work function) of semiconductor nano−crystals / V. Litovchenko, A. Grygoriev // 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 nanocrystals 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. Indutnyy, I. Z. Effect of chemical and radiofrequency plasma treatment on photoluminescence of SiOx films / I. Z. Indutnyy, 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−nanocomposites / 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 short−range 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 deposited 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. Berezhinskii, 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.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back