автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Люминесцентные свойства систем на основе оксидов с ионно-синтезированными нанокристаллами кремния

На правах рукописи

МИХАЙЛОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ С ИОННО-СИНТЕЗИРОВАННЫМИ НАНОКРИСТАЛЛАМИ КРЕМНИЯ

05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2006

Работа выполнена в Научно-исследовательском физико-техническом институте Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор Давид Исаакович Тетельбаум

доктор физико-математических наук, профессор Николай Николаевич Герасименко

доктор физико-математических наук, профессор Дмитрий Алексеевич Павлов

Институт физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород

Защита состоится «1» марта 2006 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д.212.166.01 в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3 (НИФТИ)

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Автореферат разослан января 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.ф.-м.н., профессор

А.И. Машин

zoo G A

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы связана с необходимостью разработки физических основ формирования наноструктурированных материалов на основе кремния, которые обеспечили бы применение этого полупроводника при создании нового поколения orno-, микро- и наноэлектронных приборов, таких, как светодиоды, лазеры и элементы памяти. В перспективе интеграция электронных и оптических функций позволила бы осуществить качественный скачок в развитии кремниевой пленарной технологии. Низкая эффективность люминесценции массивного Si делает его практически не пригодным для создания на его основе светоизлучателей. Одно из решений данной проблемы - наноструктуриро-вание, заключающееся в формировании нанокристаллов (НК) Si в широкозонных матрицах. Этот подход, в частности, за счет квантово-размерного эффекта, обеспечивает излучение света при комнатной температуре в видимом и ближнем ИК диапазонах сиекфа. а также нелинейные оптические и одноэлектронные свойства. Наибольшее внимание привлекает система НК Si в матрице диоксида кремния (Si02'nc-Si), формируемая при высокотемпературном распаде пересыщенного твердого раствора Si02:Si. Среди методов создания эюй системы лидирующие позиции занимает ионная имплантация, коюрая хорошо совместима с планарной технологией, обеспечивая контролируемое введение необходимых элементов в твердые тела.

Актуальной в прикладном плане задачей является оптимизация люминесцентных свойств системы SiG2:nc-Si путем вариации параметров ее формирования, таких как доза ионов Si*, температура и время постимплантационного отжига. Несмотря на большое количество проведенных исследований, результаты их во многом противоречивы, и к моменту постановки задач настоящей работы отсутствовала единая модель, описывающая ¡акономерности ионно-лучевого синтеза системы Si02:nc-Si и соответствующего изменения ее люминесцентных свойств. Еще один способ управления эффективностью люминесценции Si02:nc-Si заключается в легировании донорными и акцепторными примесями. Начало исследованиям в этом направлении положил эффект усиления фотолюминесценции (ФЛ) при ионном легировании фосфором Г 1.2], впервые обнаруженный в ПИФГИ ННГУ. Ионное внедрение таких примесей, как Р. В, N. может существенно модифицировать свойства как НК, гак и окружающей матрицы. К началу работы отсутствовала систематическая информация о том, каким образом характер и степень влияния зависят от режимов синтеза и легирования системы. Этот вопрос интересен с точки ¡рения физики легирования полупроводников, а именно - применимости для наноструктур представлений, выработанных ранее для массивных материалов.

Важным фактором, определяющим свойства НК Si, является совокупность свойств (|ии материала, состав, структура) диэлектрической матрицы, в которой ли НК еите-¡ирую1ся Весьма интересно проследить, как изменение ее типа или состава будет влиять на процесс формирования и проявление уникальных свойств НК. Удачное сочетание последних со специфичными свойствами матрицы могло бы существенно обогатить функциональные возможности создаваемых материалов Потенциальными кандидатами для практического осуществления данной идеи служат оксиды Sii^Ge.Oj (в том числе 0е02) и А^О,.

Стекла Si| vGer02 давно заинтересовали исследователей и разработчиков в области волоконно-оптических технологий в связи с некоторыми важными свойствами Во-первых, это высокая чувствительность их оптических характеристик к УФ и ионному облучению, позволяющая за счет изменения показателя преломления записывать дифракционные решетки и зеркала в волноводных структурах [3]. Во-вторых, высокое сечение рамановского рассеяния делает этот материал перспективным для создания перестраиваемого рамановского лазера. Формр рййвякаинйминосцирукмйцх НК в пленарном

БИБЛИОТЕКА !

СП О»

^ у!

полноводном слое Я^Ое^Ог явилось бы шагом на пути к созданию лазера на квантовых точках (КТ) 81. В данной работе применяется оригинальный подход, состоящий в им-нланшции §1 в осажденные пленки З^.дХЗе^Ог различного состава с целью синтеза НК Як

11ласт ины сапфира, одной из кристаллических модификаций А1203, успешно применяются при изготовлении радиационно-стойких КНС-структур. Аморфные же пленки ЛЬОт рассматриваются в качестве одного из вариантов замены традиционного окисла 81 при формировании сверхтонких подзатворных диэлектрических слоев в КМОП-1схноло1ии, благодаря высокой диэлектрической проницаемости (е), большой ширине запрещенной зоны и высоким барьерам по отношению к границам разрешенных зон в >иергегической сгруктуре кремния [4]. Две последние характеристики создают благоприятные условия для проявления квантово-размерного эффекта при встраивании в АЬО? ПК Я!, а высокое значение е может в принципе позволить получить большую конца! фацию электрически изолированных КТ. На момент постановки задач данной рабо-11.1 факт формирования НК в матрице А12Оз был экспериментально зафиксирован в нескольких работах. Однако вопросы ионно-лучевого синтеза НК и природы люминесценции в дайной системе гребуют более детальной проработки для дальнейшего развития ною перспективного направления.

Таким образом, исследование физических процессов при формировании ионно-лучеиым метолом систем НК 81 в оксидных матрицах 8Ю2, в^ве/^, А120з, изучение их огиических и люминесцентных свойств представляют большой интерес как с фундамен-1 альмой. гак и с практической точек зрения.

Цель и основные задачи работы

Цель работы исследование люминесцентных свойств и разработка физических основ формирования квантово-размерных структур на основе нанокристаллических включений ионно-син тезированных в оксидах вЮг, 81|.,Ое/)2, А12Оз.

Основные задачи работы: I Усыновление шкоиомерностей изменения ФЛ и формирования ионно-син I с шрованной системы 8Ю2пс-81 в широких интервалах режимов синтеза. По-сфоение количес|венной модели экспериментально выявленных закономерностей. 2. Исследование закономерностей влияния ионного облучения и ионного легирования мелкими допорными и акцепторными примесями (Р, В, К) на ФЛ системы 8Ю2:пс-81 Ус кшовление и классификация механизмов такого влияния.

3 Исслс (окашге возможности ионно-лучевого синтеза НК в Я^Ое/)?, люминесци-р\юти\ мри комнатной температуре, в зависимости от состава исходного оксида, условий имплантации ионов кремния и последующего отжига.

4 Исследование ФЛ и процессов формирования системы Л12Оз:пс-81 в широких интер-ва 1а\ режимов ионно-лучевого синтеза.

Научная новизна работы

1 Усыновлены закономерности изменения квантово-размерной (то есть связанной с кклнюво-ра(мерным эффектом) ФЛ НК в матрице 8Ю2 в широких интервалах доз нммланшцнп кремния и температур отжига. Разработана количественная физическая модель, описывающая эти закономерности.

2 Выявлены и обоснованы механизмы влияния ионного облучения и ионного легирования .чопорными (Р. К) и акцепторными (В) примесями на ФЛ системы 8Юг:пс-81 при ра <лпчны\ условиях ее формирования.

1 Обнаружена шнснсивная ФЛ в ОеО;>, характерная для ионно-синтезированных НК 81, и усыновлено влияние атомно-размерного фактора на синтез НК в смешанном оксиде кремния-германия.

4. Установлена связь между синтезом слоев А1203:пс-81 при ионной имплантации кремния в сапфир и последующем отжиге, с одной стороны, и ФЛ в видимом диапазоне спектра - с другой.

Практическая ценность работы

1. Показана возможность контролируемого изменения люминесцентных свойств ионно-синтезированной системы 8Ю2:пс-81 в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра либо путем вариации дозы имплантации в! и температуры отжига, либо путем дополнительного легирования Это повышает перспективность применения данной системы в оптоэлектронике.

2. Отработаны методы формирования кремниевых наноструктур путем имплантации

в оксиды 0е02 и А1203 Сочетание возможности люминесценции при комнатной температуре с рядом специфичных свойств оксидов открывает перспективы создания новых многофункциональных устройств для оптики и оптоэлектроники на базе этих материалов.

Основные положения, выносимые на защиту

1 Немоно тонная дозовая зависимость интенсивности квантово-размерной люминесценции системы 8Ю2:пс-81 в области 700-900 нм и уменьшение оптимальной дозы имплантации 8Г с ростом температуры отжига в интервале 1000-1200 °С количественно описываются на основе конкуренции процессов роста числа нанокристаллов 81 и их коалесценции с учетом зависимости вероятности излучательной рекомбинации от размера нанокристапла.

2 Ионное облучение и ионное легирование примесями Р, В и N слоев 8Ю2:пс-81 модифицирует дефектно-примесную структуру матрицы 8Ю2, приводя к формированию излучательных и безызлучательных дефектных центров. Эффекты многократного усиления или ослабления квантово-размерной люминесценции обусловлены конкурирующими факторами физико-химической (структурной) или электронной природы, относительный вклад которых существенно зависит от типа примеси, условий легирования и условий синтеза нанокристаллов.

3. Люминесцентные свойства и фазовый состав слоев 0е02 и 8]0 9Ое0,02 после имплан-1ации вГ с последующим высокотемпературным отжигом определяются тем, что в первом случае формируются нанокристаллы 81, ответственные за фотолюминесценцию в области 700-900 нм, а во втором - нанокристаллы ве (или вЮе), излучающие в области 900-1000 нм. Это различие обусловлено влиянием локальных деформаций, возникающих при изовалентном замещении атомов ве в чистом оксиде избыточными атомами 81, и, наоборот, их снижением при таком замещении в смешанном оксиде.

4. Фотолюминесценция при 500-550 нм слоев А1203 (сапфира), имплантированных ионами ХГ и отожженных в интервале температур 500-900 "С, обусловлена «нефазовыми» включениями 81, а их трансформация в аморфные нанокластеры и затем нанокристаллы 81 по мере повышения температуры отжига не приводит к возникновению типичной для этих объектов люминесценции в красной и ближней ИК областях спектра вследствие высокой концентрации дефектов на границах раздела фаз, связанной с механическими напряжениями.

Личный вклад автора

Основные эксперименты были спланированы автором совместно с научным руководителем. Самостоятельно выполнялись подготовка образцов, исследования оптических и люминесцентных свойств, а также анализ результатов. Ионная имплантация производилась вед. инж. НИФТИ В.К. Васильевым. Исследования образцов дополнительными методами выполнялись в НТВП «Поверхность» (А.И. Ковалев, Д.Л. Вайнштейн), ИФП СО РАН (Г.А. Качурин), ВГУ (Э.П. Домашевская, В.А. Терехов), Университете

Осло (T. Finstad. S. Foss). Университете Тренто (L. Pavesi, L. Ferraioli) и Среднеазиатском техническом университете (R. Turan, S. Yerci) в рамках совместных международных проектов INTAS и FP6. (Сдельные выводы были теоретически обоснованы доц. каф. IФ ИНГУ В .А. Бурдовым.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 38-и конференциях. Наиболее значимые из них следующие: Всероссийский семинар «Физико-химические основы ионной имплантации» (Н.Новгород, 2000, 2004), Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой ото- и наноэлектронике (С.Петербург, 2001, 2002) - один доклад отмечен премией и дипломом III степени, International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams (Marburg, Germany, 2001; Kusadasi, Turkey, 2005) - два доклада отмечены третьей премией и дипломом, MRS Fall Meeting (Boston, USA, 2001, 2005), International symposium «Ion implantation and other applications of ions and electrons» (Kazimierz Dolny, Poland. 2002, 2004). 5lh ISTC Seminar "Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology" (Saint-Petersburg, Russia, 2002), International Young Scientists Conference "Problems of Optics and High Technology Material Science" (Kyiv, Ukraine. 2002). Всероссийское совещание «Нанофотоника» (Н.Новгород, 2002-2005), E-MRS Spring Meeting (Strasbourg, France, 2002, 2003) - один доклад отмечен премией и дипломом. MRS Spring Meeting (San Francisco, USA, 2003), 5-я Международная конференция «Вшимодейсгвие излучений с твердым телом» (Минск, Беларусь, 2003), Международная конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 2003, 2005), 10-я сжс1 о шая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Ралиоэлек фоника, электротехника и энергетика» (Москва, 2004) - доклад отмечен почетным диппомоц первой степени, V International Conference on Low Dimensional Structures and Devices (Mexico, 2004), 12-я Всероссийская межвузовская научно-1с\мичсская конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва. Зеленоград, 2005) - доклад отмечен дипломом лауреата, International Conference on Surfaces. Coatings and Nanostructured Materials (Aveiro, Portugal, 2005), First International Workshop on Semiconductor Nanocrystals, SEMINANO 2005 (Budapest, Hungary. 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе 15 статей в реферируемых на\чны\ журналах. 8 статей в сборниках трудов конференций и 47 тезисов докла-КН1 Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

CipvKTvpa и объем диссертации

Днсссроция состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения. Об-iiliilí обьем iHccepiatiiiH составляет 153 страницы, включая I таблицу и 33 рисунка, список цншр\емои литературы, который содержит 232 наименования, и список публикаций но гсмс диссертации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показана научная нови ша и практическая значимость работы. Сформулирована основная цель работы, пред-с i а в юны сведения о ее структуре и содержании Приведены основные положения, выно-снммс па защиту.

В Главе 1 обсуждается проблема применения кремния в оптоэлектронных устрой-С!ва\ и рассмо грены различные направления ее решения на основе наделения кремния m 1\чакмьиыми свойствами, включая усиление собственной и дефектной люминесцен-

ции массивного ЯК синтез бинарных соединений и сплавов 8Юе), легирование

редкоземельными элементами и наноструктурирование, которое дополнительно может быгь использовано для создания элементов энергонезависимой памяти.

Для обоснования цели, задач работы и последующего сопоставления с оригинальными результатами приведен обзор литераторы, в рамках которого проанализированы и по возможности обобщены результаты многочисленных работ, посвященных манным обраюм изучению люминесцентных свойств оксидных материалов (связанных с дефектами и примесями), а также наноструктур на их основе Наибольшее внимание уделено процессам формирования нанокластеров и НК 81 в матрице (при окислении порис-10Ю и осажденною кремния, высокотемпературном отжиге слоев твердою раствора 8Ю281. формируемых пугем осаждения 810, или имплантации ЯГ в 8Ю2), обсуждению возможных механизмов и моделей ФЛ. Основываясь на результатах наиболее детальных и комплексных исследований, сделан вывод о квантово-размерной природе ФЛ в красной и ближней ИК областях спектра, связанной с НК 81 Отдельное внимание \де 1яс1ся вопросу управления эффективностью люминесценции путем тегирования сис1ечы 8Ют пс-81 различными примесными элементами. Описываются досшжутме на момеш постановки задач диссертации результаты по формированию и свойствам ПК в оксидах 81|.у0с\02 и ЛЬО-, Рассмотрены диффузионно- и реакционно-с1имулированные процессы. приводящие к формированию люминесцирующих НК Ое или 8Юе в слоях смешанного оксида кремния-германия, полученных иучеч окисления, совчесшою осаждения иди ионной имплантации Обсуждены немногочисленные работы, в коюрыч был жепе-рймешально зафиксирован сите) НК в аморфных или крис1аллических слоях АЬО,

При нос оковке задач лиссер!анионной работы учишвакнея основные недостачи ранее выполненных исследований. Применительно к системе 8Ю2:пс-81 изученные особенности не позволяют установить общие закономерности формирования и изменения свойств НК в широких интервалах режимов синтеза. Представленные расчетные модели (на основе приближения «среднего поля» и метода Монте-Карло [5-7]). описывая количественно эволюцию структуры и морфологии массива НК 81, предлагают лишь качественное сопоставление с изменением интенсивности квантово-размерной ФЛ в К Г Односторонний подход присущ и работам по ионному легированию системы 8Ю2:пс-81 донорными и акцепторными примесями Прежде всего, отсутствует комплексное рас-смофенис возможных механизмов влияния легирования. Ионная имплантация 81 в смешанные оксиды 81|.,Сел02 и чистый оксид 0е02 для синтеза светоизлучающих НК. по нашей информации, ранее не применялась, а имевшиеся свидетельства формирования нановключений 81 в А12Оз не сопровождались корректной интерпретацией их люминес-цешных свойств.

Важной особенностью данной работы является единый подход, применяемый к различным оксидным материалам и ставящий целью изучение закономерностей изменения чттмесцентных свойств и ионно-лучевого синтеза НК 81 при вариации дозы ионов 81+ и температуры отжига Кроме того, синтезируемые объекты изучаются как цепьные системы (отсюда название работы), включающие взаимосвязанные подсистемы дефектов и квантово-размерных образований (преципитатов, нанокластеров и НК).

Глава 2 посвящена установлению и анализу закономерностей изменения квашо-во-размерной ФЛ и процессов формирования НК в 8Ю2.

В разделе 2 1 описана методика подготовки образцов и методы их исследования, которые включали ФЛ, оптическое пропускание, рентгеновскую фотоэлектронную спек-фоскопию (РФС), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), рамановское рассеяние, просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) и спектроскопию ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения (БТСРП). В качестве исходных материалов ис-

полыовались термические пленки Si02 с толщинами 300-600 нм и пластины плавленого кварца Имплантация ионов Si* с энергией 150 кэВ производилась в интервале доз 1015101 см"г, соответствующем вариации концентрации избыточного кремния от 0,1 до 100 а г % Температура образцов во время облучения, как и во всех следующих экспериментах. не превышала 50 °С при максимальной плотности тока (5 мкА/см2) Однократный постимплантационный отжиг осуществлялся в потоке N2 при температурах 1000, 1100 и 1200 "С в течение 2 часов. Кроме того, был поставлен специальный эксперимент, суть которого заключается в циклическом ионно-лучевом синтезе. При сохранении общей дозы Si+ (МО17) и общего времени отжига (2 часа) при 1100 °С внедрение кремния производилось за один, два или три этапа с промежуточными отжигами. Этот подход был ранее обозначен как метод циклического ионного внедрения [8], а применительно к синтезу НК Si предложен Г.А. Качуриным (см. совместную публикацию [А 12]). ФЛ всех образцов измерялась при комнатной температуре в диапазоне 600-1100 нм при возбуждении аргоновым лазером (488 нм, средняя плотность мощности ~ 5 Вт/см2). Использовалась стандартная оптическая схема, монохроматор МДР-23 и фотоумножитель ФЭУ-62, обеспечивавшие оптимальную чувствительность в рабочем диапазоне спектра.

В разделе 2 2 представлены экспериментальные результаты по ФЛ ионно-синтезированных слоев Si02:nc-Si. Методы РФС, ЭПР и оптического пропускания использовались для качественного контроля процесса модификации оксида при облучении и преципитации кремния при последующем отжиге.

На рис. 1 приведены спектры ФЛ для различных доз Si+ и температур отжига. Со-1 ласпо многочисленным литературным данным, наблюдаемая люминесценция в области 700-900 им связана с излучателыгой рекомбинацией возбужденных электронно-дырочных пар между уровнями размерного квантования в КТ Si, с участием сохраняющих импульс фононов или локальных колебаний Si-O [6]. В соответствии с этим изменение длины волны в максимуме пика ФЛ связано с изменением среднего размера НК Si.

Общая закономерность, установленная в данной работе, заключается в немоно-юнной ¡анисимости интенсивности ФЛ от концентрации внедренного кремния (дозы), причем ошимальная доза уменьшается с ростом температуры отжига (рис. 1г). Важно, чю рост интенсивности происходит без существенного изменения положения пика, а спад сопровождаем увеличением длины волны излучения Такое поведение интерпре-1пр\с1ся следующим образом: на первом участке дозовой зависимости включения Si pací} 1 независимо друг от друга, а рост их среднего размера при этом сдерживается увеличением числа включений за счет повышения с увеличением дозы Si скорости зароды-шеобразовапия. При больших концентрациях избыточного Si среднее расстояние между чаешцами новой фазы уменьшается настолько, что начинается диффузионное взаимо-дейстие, приводящее к коалесценции и резкому увеличению среднего размера НК, ко-трое веде! к ослаблению и красному сдвигу ФЛ.

В рагделе 2 3 приводится теоретическое описание дозовой зависимости интенсивное ni ФЛ. а именно, предлагается модель, основанная на представлениях о процессе за-родышеобразования и роста НК Si при распаде пересыщенного твердого раствора Si(.)2.Si с учетом зависимости вероятности излучательной рекомбинации от размера НК.

Выли сделаны следующие предположения: 1) НК образуются при отжиге путем 10401 енпой пу клеации и диффузионно-ограниченного роста; 2) зародышами НК являются днухаюмные комплексы Si [7]; 3) пространственное распределение включений Si подчиняек-я закону Пуассона: 4) процесс коалесценции имеет место, когда расстояние между цетрамп двух или более включений оказывается меньше удвоенной длины диффузии для данных температуры и времени отжига; считается, что с начала коалесценции в ней участвуют включения со средним размером порядка г0\ 5) НК дают вклад в ФЛ в

соответствии с темпом излучательной рекомбинации, зависящим от их результирующего размера.

8Ю, -> 51" 1000 "С 8Ю, -.51' -.1100 4:

. ^ = 488 нм А <а) i 8Г(1 10")

/з\ 2 Sf (2 10")

3 sr (3 10")

И 5л 4 sr (4 10")

i /ТЧ 5 5Г (7 10")

• sr (1 10")

' б\'Д

л 488 вм 2 (б) i sr (5 10*")

Л 2 sr (1-ю")

/ \ 3 8Г(ЗЮ")

/ \ 4 SI*(S10")

\ S SI* (7 ю")

1 Л

00 700 800 900 1000 Длина волны, нм

8Ю, S1" -> 1200 °С

700 800 МО 1000 Длина волны, нм

■!п = 488 нм (B) 1 -8Г(1 10")

г-впз«1*)

з • sr (5 10™)

4-sr(7«"|

: Л

i/A

1 - Si' ♦ 1000 'с (г)

2 -SI* ♦ 1100 "С

3 - Si* + 1200 °С

700 800 900 1000 Длина волны, нм

10

Доза Si*, см*2

Рис I Спектры ФЛ (а, б, в), экспериментальные (точки) и теоретические (сплошные кривые) дозовые зависимости интенсивности ФЛ (г) системы синтезированной при различ-

ных температурах. Штриховая кривая взята из работы [2]

Выражение для числа центров зародышеобразования (Мс), которое учитывает вероятность случайной встречи двух диффундирующих атомов кремния и энергетический барьер для их объединения (Е¿), дает потенциальную концентрацию НК на момент окончания отжига ((„„„):

Nt = %nrcDns tamexp(-

кТ„.

(1)

где D = D„ erp(-

кТ„,

-) - коэффициент диффузии, Тап„ - температура отжига. гс - радиус

сферы захвата атомов 81 (в нашем случае примерно равный межатомному расстоянию в кремнии), П; - средняя концентрация внедренного (избыточного) 81.

Для учета коалесценции модельный слой разбивается на ячейки с объемом Усец. равным объему «диффузионной сферы» 4/3 я(0^„„)3/2, радиус которой есть длина диффузии. С ростом дозы среднее число центров, приходящихся на одну ячейку (/У'*"*" = N ), растет, и увеличивается число включений 81, участвующих в коалесценции. Эта тенденция схематически продемонстрирована на рис. 2. Вероятность того, что в ячейку попадет т НК, определяется распределением Пуассона:

W (m.Nj*"'" ) = exp(-Nrc'")—

perce I I

Г

m!

(2)

В результате коалесценции из т включений формируется одно с радиусом г(т) = г(,т1П. Его относительный вклад в ФЛ определялся выражением для вероятности (обратного времени жизни г"') излучательной рекомбинации с учетом поглощения и испускания фононов, полученным В.А. Бурдовым (более детально этот вопрос обсуждается в совместной публикации [А9]):

VH

(3)

малая доза Si

большая доза Sf

FT»f II AJ

L »1[ И» >г# 12 ILA«» V LJU.JJfc.iU

• - включение Si

ф -диффузионнаясфера с радиусом </>(._>'"

Рис 2 Схематическое (двумерное) изображение случайного распределения диффузионных сфер и их перекрытия для разных доз кремния. Для примера выделена область, в которой из пяти включений формируются два.

Итоговое выражение для интенсивности ФЛ (/«.) имеет вид:

со

'и (П,.Тат)~ П,'Тшт-т)Т~'(т). (4)

»1.0

Сумма энергий активации Еь + Е,/ * 3 эВ, полученная при подгонке экспериментальных и расчетных зависимостей, приведенных на рис. 1 г, близка к значению 2,8 эВ, определенному в [б], которое там отождествляется с энергией формирования - суммой жергии активации диффузии и энергии, необходимой для отрыва атома в1 от НК. Наилучшее согласие с экспериментом наблюдается для высоких температур отжига. Расчет для температуры 1000 °С дает соответствующее положение максимума кривой на шкале лоз, но завышенную интенсивность ФЛ. Это может быть связано с тем, что, во-первых, при таких высоких концентрациях кремния должен иметь место спинодальный распад твердого раствора с образованием продолговатых включений или сплошного слоя 81 [5]. Во-вюрых. температура 1000 °С является недостаточной для кристаллизации всех нано-размерных включений в! [9,10], и часть их находится в аморфном состоянии, что нами не учитывалось.

Важной составляющей данной модели является предположение о высокой скоро-сн1 шродышеобразования включений Если разделить внедрение кремния и формирование НК на два или три этапа, а это мы делаем при циклическом синтезе (раздел 2 4), то аючы кремния, имплантированные в слой с уже сформированными на предыдущем этапе НК. скорее всего образуют новые НК. В этом случае в силу квадратичной зависимо-с I и скорости зародышеобразования от концентрации имплантированного (п,) итоговое число 11К должно быть в два раза меньше - для двухэтапного и в три раза меньше - для фехлапного синтеза:

Л', ~я,3 в режиме 1: [8Ю2->8Г(1 1017)1100 °С (2 часа)];

/V, - (пД)2 V (и/2)2 - 1/2 п* в режиме 2: [8Ю2 -> (0,5-1017) -> 1100 °С (1 час)] -дважды:

Nc ~ (л/3)2 + (njl? + (n¿3)2 = 1/3 n,2 в режиме 3: [Si02 -> Si+ (0,33-1017) -> 1100 °C (40 мин)] - трижды.

Этот эффект качественно проявляется в эксперименте, а именно, увеличение числа циклов имплантации и отжига приводит к последовательному уменьшению интенсивности ФЛ в области 700-900 нм (в - 1,5 раза для режима 2 и в ~ 3 раза для режима 3). Соответствующее уменьшение числа НК было подтверждено методами рамановского рассеяния - по ослаблению рассеяния в области 500-510 см"1, ПЭМ, а также спектроскопии БТСРП - по плотности состояний в краях зон Si02 и НК Si (см. совместные публикации [А12.А17]).

Глава 3 посвящена изучению влияния ионного облучения и ионного легирования примесями Р, В, N на ФЛ системы SiCh:nc-Si. Проводится анализ и обобщение механизмов влияния ионного легирования.

В разделе 3 1 описывается методика приготовления и исследования экспериментальных образцов. Имплантация Si+ производилась в термические пленки Si02 толщиной - 500 нм с энергиями 140 кэВ и 100 кэВ. Соответствующие дозы составляли МО17 см"2 и 71016 см'2, что обеспечивало одну и ту же концентрацию избыточного Si порядка 10 ат.% Имплантация ионов примесей - фосфора с энергией 100 кэВ (в слои, облученные S¡+ при энергии 100 кэВ), азота с энергией 70 кэВ и бора с энергией 60 кэВ (в слои, облученные Si+ при энергии 140 кэВ) - производилась в широком интервале доз (110|4-11017 см"2). Примерное равенство концентраций примесных атомов в максимуме распределения позволяет использовать дозу облучения как единую для всех трех примесей характеристику уровня легирования. Для каждого типа примеси были приготовлены по три партии образцов, облученных ионами соответствующей примеси до формирования 11К (режим 1) и после формирования НК при двух температурах отжига - 1000 (режим 2) и 1100 "С (режим 3). После имплантации ионов примесей образцы подвергались завершающему отжжу в потоке N2 при температуре 1000°С в течение 2 часов. ФЛ всех образцов измерялась при комнатной температуре в диапазоне 350-900 нм при возбуждении импульсным азотным лазером на длине волны 337 нм (~ 1 Вт/см2) Использовалась стандартная оптическая схема, монохроматор SP-150 (Stanford Research Systems), и фотоумножитель R928 (Hamamatsu).

В разделе 3 2 изучается влияние облучения ионами примесей (без завершающего отжига) на ФЛ, связанную как с дефектами, так и НК Si в SiOj.

Поскольку измерения ФЛ проводились на каждом этапе ионно-лучевого синтеза НК Si, сначала обсуждается эволюция «дефектной» ФЛ Si02 при облучении Sf и последующем отжиге (при формировании нанокластеров и НК Si). На рис. 3 представлены спектры ФЛ в широком диапазоне длин волн Спектр исходного окисла характеризуется наличием слабых пиков излучения При 405 и 500 нм, связанных с нейтральными ди- и моновакансиями кислорода (НКД и НКМ) [11]. Имплантация Si+ обеспечивает дополнительный избыток кремния, а также радиационное повреждение оксида - появление дефектов типа «немостикового» атома кислорода (НАК), излучающих при 630 нм, и безызлу-

г

% j

н о о

Термически« пленки Si02

-1-1---1-Г-

■ 337 нм

1 - исх. оксид

2 - ЗГ

З-ЗГ-МООСС 4 - 31* + 1100 °С

300

900

400 500 600 700 800

Длина волны, нм

Рис 3. Спектры ФЛ термических пленок S1O2, подвергнутых имплантации Si+(1-Ю1 см"2) и отжигу.

нагельных £"-центров [12]. Последующий отжиг приводит к разделению фаз и восстановлению стехиометрии матрицы, однако сохранение широкого пика в районе 410-420 им свидетельствует о наличии дефектных оболочек 5Ю„ окружающих включения фазы Яь После отжига при 1000 °С имеются как НК, так и аморфные кластеры 81. излучающие в обласш 600-650 нм [9,10] (эту ФЛ нельзя отнести к дефектам типа НАК, которые отжигаются при более низких температурах [12]).

Исследование облучения ионами примесей выявило следующие закономерности. В режиме 1, в котором облучение производится сразу после имплантации 81", набор дозы примеси вызывает последовательное накопление в вЮг радиационных дефектов, в том числе безызлучательных £'-центров, обуславливающих общее ослабление ФЛ. Интересный эффект выявляется при максимальных дозах примесей - увеличение концентрации излучательных дефектов в оксидной матрице (резкое усиление ФЛ в области 350-700 нм). что скорее всего свидетельствует о проявлении химической природы примесей -формировании дефектных силикатных и оксинитридных фаз даже в отсутствие отжига. Облучение минимальной дозой слоев с уже сформированными НК вызывает полное гашение квантово-размерной ФЛ за счет образования безызлучательных оборванных свя-1ей в КТ 81.

Наиболее интересные результаты {раздел 3 3) были получены при легировании слоев с НК Бь (Под легированием понимается двухэтапный процесс, включающий облучение ионами примесей и завершающий отжиг). Спектры ФЛ в зависимости от дозы фосфора в режимах легирования 1 и 2 приведены на рис. 4, а зависимости интенсивности ФЛ при 750 нм для трех типов примесей и всех режимов - на рис. 5. Показано, что с увеличением дозы фосфора до определенных значений (1016 см"2) имеет место монотонное и многократное уветичение интенсивности люминесценции, связанной с НК 81, в тех режимах. когда последние формируются при 1000 °С, и ослабление люминесценции в случае синтеза более плотного массива НК при 1100 °С. В отличие от фосфора, легирование бором и азотом не приводит к усилению люминесценции, более того, во всех случаях наблюдается ее монотонное осчабпение с ростом дозы.

В раздае 3 4 данной главы представлен детальный анализ этих результатов. Несмотря на достаточно сложный характер влияния ионного легирования, можно сделать выволы об основных факторах физико-химической (структурной) и электронной природы. об\с твливающих усиление или подавление люминесценции НК 81 в матрице вЮг (рис. 6).

1) Ионное внедрение примесей всех типов вызывает радиационное повреждение как мафнцы. так и НК 81. Хотя завершающий отжиг приводит к частичному или полному «залечиванию» радиационных дефектов, встраивание примесных атомов с отличным 01 атомов 81 радиусом в решетку НК сопровождается образованием новых оборванных спя )ей Этот эффект наиболее сильно выражен при легировании бором и азотом 2) Атомы всех примесей ити их комплексы при малых и средних дозах могут обеспечивать гетерогенное зародышеобразование и увеличение числа НК [13], что в режиме 1 обуславливает юполнительное усиление в случае фосфора (по сравнению с режимом 2) и отсут-счвне ослабления ФЛ в случае бора и азота (при дозах Ю|5-Ю16 см":) 3) Кроме того, такие примеси, как фосфор и бор, при больших концентрациях стимулируют кристаллизацию аморфных кластеров 81, имеющих место в случае синтеза при 1000 "С (это известный эффект больших доз, выявленный ранее для массивного кремния). Именно с этой точки зрения в совместной работе [А6] интерпретировалось усиление ФЛ при легировании фосфором, а увеличение числа НК было выявлено методами рамановского рассеяния п П')М [14]. Действительно, кристаллизация аморфных нанокластеров 81 проявляется в ослаблении плеча ФЛ в области 600-650 нм с ростом дозы фосфора (рис. 4а) и бора.

5Ю2 * Si* * ионы примем 1000 °С

1000

300 400 500 600 700 800 900 1000

Длина волны,нм

Рис. 4. Спектры ФЛ пленок SiOi, облученных Si* (а), и образцов SiC>2:nc-Si, синтезированных при 1000 °С (б), после облучения ионами Р* и отжига при 1000 °С. Цифрами отмечены дозы ионов примеси.

© з

■ —-—Фосфор □ (а).

—-—Бор

Аэот

■ - O^ÉJJ^^j^E

1«

с в

р

X

S

10" 10м 10м 10"

8Юг -.Si' --> 1100"С -» ионы примеси 1000 °С

—=—Фосфор (В)

—"—Бор

. —¿.—Азот

Однако в работе (14] облученные Р+ образцы подвергались посчедоватедъным изохронным отжигам при возрастающих температурах (600-1100 °С). Многократная температурная обработка сама по себе может способствовать кристаллизации кластеров вг В частности, двукратный отжиг при 1000 °С нелегированных (контрольных) областей слоев 8Ю2:пс-81 также приводит к ослаблению полосы ФЛ при ~ 650 нм. и соответствующему усилению ФЛ НК Б! при 750 нм (см. например, верхние кривые на рисунках 4а и 46). поэтому не очень корректно сравнивать результаты и интерпретацию [14] с представленными в данной работе. 4) Введение большой концентрации примесных атомов сопровождается модификацией структуры оксидной матрицы, а также их преципи-

Доза примеси, см

Рис 5. Дозовые зависимости интенсивности ФЛ при 750 нм образцов БЮ: пс-Бк легированных Р, В, N в трех режимах Штриховыми линиями отмечены интенсивности нелегированных образцов.

тацией (возникновением дополнительных напряжений и оборванных связей). Факт преципитации фосфора был выявлен методом РФС по наличию интенсивной линии элементарного фосфора с энергией связи - 131 эВ [А8]. 5) К основным механизмам усиления ФЛ при легировании фосфором относятся пассивация оборванных связей (/'¡.-центров) на фаницах раздела НК/матрица [2,15], которая выводит из игры канал безызлучатель-ной рекомбинации, поставка дополнительных электронов в зону проводимости квантовых шчск [2.15] и чисто квантовый эффект, который был теоретически обоснован В.А. Курдовым и заключается в том, что ионный остов донора притягивает к себе электроны, 1ем самым уменьшая эффективный размер КТ и увеличивая зависящую от него вероятность излучательной рекомбинации (см. совместные публикации [А2,А5]). Эти механизмы не работают в случае бора (акцепторной примеси) и азота (в силу его плохой растворимое! и в 81).

ФЛ Si02:nc-Si, связанную с НК Si.

В 1лавс 4 изучается влияние ионной имплантации Si+ и последующего отжига на люминесценцию осажденных пленок Sii./Je^ (х = 0, 0.1 и 1) и анализируется возможность иоттно-лучевого синтеза НК, люминесцирующих при комнатной температуре.

В рачоече 4 / описывается методика подготовки и исследования экспериментальных образцов Пленки Si02 (120 нм) осаждались на подложки Si путем электроннолучевою испарения в вакууме оптического кварца, а пленки 0е02 (300 нм) и пленки смешанною состава Si,,vGc0 )02 (250 нм) наносились путем магнетронного ВЧ-распыления хо-лоднопрессованных мишеней на подложки кремния и плавленого кварца. Параметры осаждения обеспечивали хорошую стехиометрию и качество пленок, что контролирова-лос1, методами эллипсометрии и оптического пропускания. В частности, показатель преломления принимал значения 1.46, 1.47 и 1.59 для исходных пленок Si02, Sio<jOe0102 и CicO;. соответственно. Имплантация ионов Si+ производилась с энергией 75 кэВ в пленки SiO, и 100 к >И в пленки Si(,<,Ge0102 и Ge02. Дозы варьировались в пределах 3 10"-31017 см ' Облученные пленки отжигались однократно при температурах 1000 и 1100 °С в течение 2 часов в потоке N2. ФЛ в диапазоне 350-900 нм измерялась при возбуждении импульсным атотпым лазером на длине волны 337 нм. Условия измерений аналогичны описанным в гл 3 ФЛ в диапазоне 900-1500 нм возбуждалась в той же схеме с помощью

аргонового лазера (488 нм, плотность мощности ~ 40 Вт/см2). Для регистрации излучения использовался полупроводниковый детектор 1пОаА5.

В разделе 4 2 приводятся результаты исследования ФЛ оксидных пленок разного сооава. На рис. 7 и 8 приведены типичные спектры ФЛ исходных, облученных ¿Г и затем отожженных пленок БЮг, Се02 и в ¡о чбео |02. Все исследованные оксиды проявляют в основном те же общие закономерности изменения дефектной люминесценции при им-нлантации и отжиге, что и в случае термических пленок 8Ю2 (рис. 3). Основное отличие заключается в том, что для осажденных пленок характерна широкая полоса люминесценции, не позволяющая разделить отдельные пики, связанные с кислородо-дефицитными и радиационными дефектами.

X

о с;

е

л

ь

о г ш X о X

г

X

300 400 600 600 700 $00 900 300 400 500 600 700 800 900 Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис. 7. Спектры ФЛ осажденных пленок 8Ю2 (а) и ОеОг (б), подвергнутых имплантации БГ

(10" см"2) и отжигу.

Осажденные пленки ЗЮ,

Осажденные пленки ОеО,

1 • иск. оксид 2-81*

3-3|**1000°С

(б) 1 - иск. оксид 2-81*

З-И* 1-1000'С

Осажденные пленки 8104Ое01О2 Осажденные пленки

Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис 8 Спектры ФЛ в видимой (а) и ближней ИК (б) областях спектра осажденных пленок 81о<)Оео |02, подвергнутых имплантации вГ (10п см"2) и отжигу

Наиболее интригующим результатом является обнаружение в облученных 8Г и отожженных слоях веОг интенсивной ФЛ при 750 нм, типичной для НК 81 (рис. 76). По имеющейся у нас информации, оксиды кремния-германия не обнаруживают подобной люминесценции, связанной с дефектами, за исключением оксидов, насыщенных водородом Эта полоса люминесценции также отсутствует после отжига необлученных пленок 0е02 и 810|)Оео |Ог. Однако, после имплантации в1+ и отжига при 1000 °С пленки

Si0 ^Geo [02 характеризуются пиком ФЛ при 935 им (на фоне полосы ФЛ кремниевой подложки) (рис. 86). Согласно наиболее убедительным литературным данным [16], ФЛ в >10й области спек фа обеспечивается квантово-размерным эффектом в НК Ge (или сплавных НК SiGe).

Следует также отметить, что имплантация ионов Si* с последующим отжигом приводила к с\ щественному увеличению эффективного показателя преломления пленок. Оют эффект наряду с люминесценцией может оказаться весьма полезным при формировании пленарных оптических усилителей и волноводов в изучаемых оксидных слоях.

В разОече 4 3 анализируются механизмы ФЛ и модель формирования НК в слоях Si|.,Ge,Oj В рамках предложенной интерпретации ФЛ возникает вопрос, почему внедрение избыточного кремния в смешанный оксид приводит к формированию НК Ge, то-I да как в «чистом» Ge02 для тех же условий имеет место синтез НК Si? При отжиге слоев Si(,4Ge0102. облученных Si+, внедренный кремний может выступать в качестве активатора реакции восстановления Ge (изовалентного замещения) [17]. То, что эта реакция не iiMcei места при имплантации кремния в 0е02. можно объяснить следующим образом. Дюмный (ионный) радиус Ge превышает таковой для Si, поэтому в смешанном оксиде Siii,,Gcn 1О1 вокруг атомов Ge возникают упругие напряжения, повышающие свободную шср|ию В этих условиях имплантированному (избыточному) кремнию оказывается энергетически выгоднее заместить атомы германия (и тем самым снизить внутренние напряжения), чем выделиться в виде НК. Для стехиометричного же Ge02 напряжения ноюбною рола отсутствуют, а замещение Ge атомами Si, наоборот, привело бы к их вошикновемию Кроме того, этот процесс требует преодоления некоторого потенциальною барьера, который может оказаться выше барьера для реакции объединения атомов Si между собой. I огда. особенно при высокой концентрации кремния, процесс коагуляции аюмов Si в НК будет протекать быстрее, чем вытеснение Ge.

Глава 5 посвящена изучению закономерностей изменения люминесцентных СВ0ЙС1В АЬО-, (сапфира) при ионно-лучевом синтезе НК Si.

В pcndeie 5 I приведено описание методики'экспериментов и методов анализа обра шов Применялись пластины монокристаллического сапфира А1203 /t-ориентации (1 1 02) и С-ориешации (0001), нодгоювленные в режиме, используемом для эпитакси-алыюю pocia кремниевых слоев. Имплантация ионов Si+ осуществлялась с энергией 100 к>Н и дошми в пределах 510|6-31017 см". Производилась также имплантация ионов Аг l incpi ней 100 юВ и дозой 8-1016 см"г. Облученные образцы отжигались однократно при icMiicpaiypax 500-1100 "С в течение 2 часов в потоке N2. ФЛ в диапазоне 350-900 нм измерялась при побуждении импульсным азотным лазером (337 нм), а в диапазоне 600900 нм арюновым лазером (488 нм) в условиях, аналогичных описанным в гл. 2 и 3. Нее it юнания чсюлом 1ГЗМ в поперечном сечении и электронной дифракции проводите!. на микроскопе 1 ЕМ JEOL 2010F при ускоряющем напряжении 200 кВ. Рамановское рассеяние нес (сломалось на спектральном комплексе LabRam Confocal micro-Raman (.lobin Y\on) при во Суждении лазером HeNe (632,8 нм). Рассеянное излучение регистрировалось CCD-камерой в геометрии обратного рассеяния (180°).

В раме tax S 2 и 5 3 изложены установленные закономерности изменения ФЛ и ее сия«ь l синтезом НК Si в матрице А1203. На рис. 9а представлены спектры ФЛ образцов сапфира Я-ориен1апии. подвергнутых имплантации и отжигу. Исходные и облученные (юрашы сапфира харак1еризуются наличием полосы ФЛ при 400 нм, связанной с излучением /-центров |18| При возбуждении аргоновым лазером для всех образцов харак-icpiio также наличие широкого и узкого пиков люминесценции в области 650-900 нм, обусловленных изучением примесных центров Ti34 и С г3', соответственно [19]. После <>1жиы облученною Si' сапфира наблюдается полоса «зеленой» люминесценции в рай-

one 500 нм, которая не связана с радиационными дефектами (типа агрегатных F-центров 118[). поскольку не наблюдается в случае облучения ионами Аг+, создающими по расчетам такую же концентрацию вакансий в А1203. Интенсивность этой полосы максимальна после отжига при 700 "С и уменьшается с ростом дозы Sf и температуры отжига Такие же мкономерности ФЛ имеют место и в случае сапфира С-ориетации. Наблюдается также длинноволновый сдвиг «зеленого» излучения с ростом концентрации внедренного кремния (рис. 96).

х

н

о

■=Г в

л §

а s

300 400 500 600 ' 700 800 900 300 400 500 600 700 800 900 Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис 9 Спектры ФЛ образцов Я-сапфира, подвергнутых имплантации Si+ (НО17 см'2). Аг+ (8 1016 см'2) и отжигу при 700 "С (а), и образцов С-сапфира после имплантации Si+ и отжига при 700 °С

Итак, резонно предположить, что появление ФЛ при 500-550 нм связано с распадом твердого раствора Si в А12Оз, однако положение этой полосы не позволяет приписать ее НК Si, формирование которых было подтверждено методом ПЭМ для максимальной дозы (3-1017 см"2) и двух температур отжига (рис. 10). Причем, температура 900 °С недостаточна для кристаллизации матрицы, и НК с широким распределением по размеру формируются в аморфном слое А12Оз, выявляясь в виде колец на электронограмме (рис 106). При 1100 "С облученный слой рекристаллизуется, а НК ориентируются относительно матрицы, о чем свидетельствуют точечные рефлексы (рис. Юг).

Данные рамановской спектроскопии (рис. 11) позволили сделать вывод, что формирование НК Si, обеспечивающих ассиметричный пик рассеяния в районе 500-530 см"1, наиболее выражено при дозах более МО17 см'2 и температурах отжига более 900 °С В остальных режимах, для которых наблюдается максимальная интенсивность «зеленой» ФЛ, имплантированный кремний содержится в А120з преимущественно в виде некристаллических преципитатов, рассеивающих свет со сдвигом по частоте менее 500 см" . С ростом температуры отжига происходит трансформация «нефазовых» включений Si в компактные аморфные кластеры, имеющие выраженную границу раздела с матрицей Этому соответствует закономерный сдвиг полосы рассеяния от 450 до 490 см"1, а также длинноволновый сдвиг и ослабление «зеленой» люминесценции (рис 96). что дает возможность связать ее с излучением именно «нефазовых» включений Si, по аналогии с подобной люминесценцией в матрице Si02 [9,10]. Почему же не люминесцируют НК Si? Данные ПЭМ указывают на наличие напряжений вокруг включений Si, которые частично релаксируют с образованием протяженных дефектов (рис. 10в) Наличие таких напряжений может вызывать образование центров безызлучательной рекомбинации на поверхности НК, что и приводит к гашению ФЛ.

к-сапфир__c-сотфир после отжига при 700 *С

ле> = 337 пт' (а) V-исх. оксид - 2 - Аг* + 7йО°С 3 1 пт • 1 1 » 1 ■ ■ 1 1 1 ■ 1 (6) 'и * 337 нм 1 - исх. оксид 2 - Si* (S ю") ihXuJ 3-SC(110")

1 ■ ^^^

t i I.i.I л, ■ 1 1

Рис 10 Микрофотографии поперечного сечения (а, в) и картины электронной дифракции (б, г) Л-сапфира, после имплантации ЯГ (3 1017 см'2) и отжига при 900 "С (а, б) и 1100 °С (в, г)

С-сапфир

С-сапфир

200

900

300 400 500 600 700 SOO 900 300 400 500 600 700 800

Рамановский сдвиг, см'1 Рамановский сдвиг, см*1

Рис 11 Спектры рамановского рассеяния С-сапфира, подвергнутого имплантации Si* с дозами 1 1017 см'2 (а) и 3-Ю17 см'2 (б) с последующим отжигом при различных температурах Штриховой линией показано положение пика рассеяния массивного кремния

В Заключении производится сравнительный анализ закономерностей ионно-лучевого синтеза и свойств НК Si в разных оксидных матрицах.

Специально поставленные эксперименты в совокупности с литературными данными позволили выявить эволюцию дефектной подсистемы оксидов и отделить ее свойства от свойств синтезируемых включений фазы Si (преципитатов, кластеров и НК). По-

кашно, что состав и структура матрицы оказывают определяющее влияние на процессы формирования НК и связанную с ними ФЛ.

Наибольший прогресс достигнут в понимании физических процессов синтеза ПК 81 в 8Ю2 и их связи с изменением квантово-размерной ФЛ в области 700-900 нм. Это обеспечивает копгролируемое изменение эффективности люминесценции путем выбора режимов формирования данной системы. Изменение состава матрицы - использование смешанного оксида кремния-германия и чистого оксида германия - выявило особенно-с1и. связанные с относительной ролью размерного несоответствия атомов и реакционно-ст имулированным формированием НК. Первый фактор обычно не учитывался. Наличие ишенсивной люминесценции в 0е02 открывает возможности создания новых оптически активных материалов и пленарных лазерных структур для оптоэлектроники. Исходная криоалличность матрицы А1203 позволяет создавать ансамбли ориентированных НК, однако механические напряжения, возникающие при их формировании, препятствуют проявлению квантово-размерной ФЛ. Поэтому для сапфира встает дополнительная задача отыскания путей решения данной проблемы.

Еще один важный вопрос, рассмотренный в настоящей работе - ионное легирование кремниевых наноструктур мелкими донорными и акцепторными примесями, позволяющее управлять свойствами НК 81. Этот аспект развит применительно к системе 8Ю2-пс-81, но в дальнейшем должен быть исследован и для других оксидных матриц, в частности. А1203 Результаты обобщающего исследования влияния примесей на формирование и свойства НК дали возможность провести параллель между физическими процессами, имеющими место в случае наноразмерных объектов, с известными процессами ле1 ирования массивных полупроводников, а также выявить различия, в том числе имеющие квантовую природу.

Таким образом, представленный цикл исследований создает предпосылки для развит ия новых фундаментальных и прикладных разработок.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности изменения квантово-размерной фотолюминесценции в диапазоне 700-900 нм системы нанокристаплов 81 в матрице вЮ2 для широкого набора режимов ионно-лучевого синтеза. Показано, что интенсивность люминесценции для ¡емпсратур отжига 1000, 1100 и 1200 °С немонотонно зависит от дозы вГ. что обусловлено ростом числа нанокристаллов без существенного изменения их среднего размера при малых концентрациях 81 и их коалесценцией при больших концентрациях. Построена физическая модель, количественно описывающая изменение интенсивности излучения в зависимое!и от дозы имплантации кремния и температуры отжига. Модель учитывает укрупнение нанокристаллов за счет коалесценции и зависимость вероятности излу-чательной рекомбинации от их размера. Эксперименты по циклическому ионно-лучевому синтезу нанокристаллов в") подтвердили справедливость основных положений модели. Определены оптимальные режимы ионно-лучевого синтеза НК 81 в матрице 8Ю2.

2. Впервые в единых условиях проведено обобщающее исследование влияния ионно! о облучения и ионного легирования фосфором, бором и азотом на фотолюминесценцию, связанную как с нанокристаллами 81, так и дефектами в матрице 8Ю2. Обнаружено, что облучение ионами примесей слоев 8Ю2, имплантированных 8Г\ а также слоев 8Ю2 с нанокристаллами 81, синтезированными при 1000 и 1100 °С, приводит к гашению люминесценции в области 700-900 нм за счет радиационного повреждения, формированию излучательных или безызлучательных дефектных центров в оксидной матрице. Установлено, что ионное легирование нанокристаллов бором и азотом ослабляет фотолюминес-

цснцию в диапазоне 700-900 нм, а фосфор при определенных условиях обеспечивает ее многократное усиление. Проанализированы основные механизмы влияния ионного легирования с учетом его воздействия на процессы формирования нанокристаллов Si, де-фсктообразования и квантовых эффектов. Найдены оптимальные условия легирования, способные обеспечить усиление люминесцентных свойств системы Si02:nc-Si 3. Впервые исследовано влияние ионной имплантации Si+ и последующего отжига на люминесцентные свойства слоев Si09Ge0102 и Ge02. Выявлен общий характер изменения дефектной структуры оксидов и соответствующей фотолюминесценции в области 350700 нм - усиление люминесценции при малых дозах облучения за счет роста числа ки-слородо-дефицитных центров и ее ослабление при больших дозах за счет накопления радиационных дефектов - центров безызлучательной рекомбинации. Установлены также специфические особенности фотолюминесценции, связанные с синтезом нанокристаллов Si к Gc02 (пик при 750 нм) и нанокристаллов Ge (SiGe) в Sio9Gco |02 (пик при 935 нм). 11рс/Ыожсна модель, объясняющая влияние исходного состава на синтез нанокристаллов наличие связанных с размерным несоответствием атомов локальных напряжений в слоях смешанного оксида способствует протеканию реакции изовалентного замещения аюмов Ge атомами Si и, как следствие, преципитации германия, тогда как при внедрении кремния в чистый оксид Ge02 формируются нанокристаллы Si. 4 Исе 1едовано влияние ионной имплантации кремния и последующего отжига на лю-чипссцсшныс свойс!ва А120? (сапфира). Выявлена роль анионно-вакансионных дефектов. обеспечивающих люминесценцию в области 350-450 нм, и примесных центров Ti3+ п Ст". изучающих в диапазоне длин волн 650-900 нм. Показано, что только «зеленая» люминесценция ири 500-550 нм коррелирует с процессом разделения фаз в системе AljOvSi фансформацией «нсфазовых» преципитатов Si в компактные аморфные кластеры и нанокристаллы Si Сделан вывод, что источниками «зеленой» фотолюминесценции ЯН.1ЯЮ1СЯ «нсфаювые» включения, а излучательная рекомбинация в нанокристаллах Si 1астся и силу наличия дефектной границы раздела с матрицей А12Оз.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

I. Особенности фотолюминесценции в Si02 с нановключениями кремния, полученными метолом ионной имплантации / Д.И. Тетельбаум, И.А. Карпович, М.В. Степихова, В.1 Шсшуров. К.А. Марков, О.Н. Горшков//Поверхность. - 1998. - №5. - С.31-33.

2 I he enhancement of luminescence in ion implanted Si quantum dots in Si02 matrix by means of dose alignment and doping / D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, S.A. Trushin, D.G. Kevin. 1) M. Gaponova, W. Eckstein //Nanotechnology. 2000. - Vol.11. - P. 295-297.

3 I abrication of long-period optical fiber gratings by use of ion implantation / M. Fujimaki, Y Ohki. J I.. Brebner. S. Roorda // Opt. Lett. - 2000. - Vol.25, №2. - P.88-89.

A Wilk, G I) High-* gate dielectrics: Current status and materials properties considerations / (i I). Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol.89, №10. - P.5243-5275.

5. Strobel, M. Three-dimensional domain growth on the size scale of the capillary length: Ef-Icetive growth exponent and comparatb с atomistic and mean-field simulations / M. Strobel, К -11.1 leinig. W. Moller // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol.64. - P.245422. <■> Influence of average size and interface passivation on the spectral emission of Si nanocrystals embedded in Si02 / B. Garrido Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Kodrigue/. J.R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie // J. Appl. Phys. - 2002. -Vol.91. №2 I'. 798-807.

7 Моделирование формирования нанопреципитатов в Si02, содержащем избыточный кремний / А.Ф. Лейер, J1 Н. Сафронов, Г.А. Качурин // ФТП. - 1999. - Т.ЗЗ, №4. - С.389-394.

8 Н.И. Герасименко. «Способ ионного внедрения в кристаллические подложки» Авторское свидетельство СССР № 906304, приоритет от 02.10.1980.

9 О формировании нанокристаллов кремния при отжиге слоев Si02, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, В.А. Володин, В.Г. Кеслер, А.Ф. Лейер, М -О. Ruault // ФТП. - 2002. - Т.36, №6. - С.685-689.

10 Si rings, Si clusters, and Si nanocrystals - different states of ultrathin Si04 layers / L.X. Yi, J. lleitmann, R. Schol/, M. Zacharias // Appl. Phys Lett. - 2002. - Vol.81, №22. - P.66I-663.

11. Meinardi, F. Native and radiation-induced photoluminescent defects in Si(V Role of impurities / F. Meinardi. A. Paleari // Phys. Rev. B. 1998 Vol 58, №7. - P.351 1-3514 12 Optical and electron paramagnetic resonance study of light-emitting Si+ ion implanted silicon dioxide layers / M Ya Valakh, V.A. Yukhimchuk, V.Ya. Bratus', A.A. Konchits, P.L.F. Ilemmenl. T Komoda // J Appl. Phys 1999. - Vol.85, №1. P. 168-173. 13. Роль азота в формировании люминесцирующих кремниевых нанопреципитатов при отжиге слоев Si02, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, КС. Журавлев. М.-О. Ruault // ФТП. - 2001. - Т.35, №10. - С.1235-1239.

14 Implantation of Р ions in Si02 layers with embedded Si nanocrystals / G.A Kachurin. S.G. Cherkova, V.A. Volodin, V.G. Kesler, A.K. Gutakovsky, A.G. Cherkov, A.V. Bublikov, D.I. Tetelbaum // Nucl. Instr. Meth. B. - 2004. - Vol.222. - P.497-504.

15 Control of photoluminescence properties of Si nanocrystals by simultaneously doping n-and /Муре impurities / M Fujii, Y. Yamaguchi, Y. Takase, K. Ninomiya, S. Hayashi // Appl Phys. Lett. - 2004. - Vol.85, №7. - P.l 158-1160.

16. Photoluminescence from Si^Ge, alloy nanocrystals / S. Takeoka, K. Toshikiyo, M. Fujii. S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol.61, №23. - P. 15988-15992. 17 Maeda, Y Visible photoluminescence from nanocrystallite Ge embedded in a glassy SiO? matrix: fcvidence in support of the quantum-confinement mechanism / Y. Maeda // Phys. Rev. B. 1995. Vol.51, №3.-P.1658-1670.

18. fvans, B.D Optical properties of lattice defects in a-Al2Oj / B.D. Evans. G.J. Pogatshnik. Y Chen // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 1994. - Vol.91. - P.258-262. 19 Influence of gamma-irradiation sterilization on the structural defects of sapphire single crystals (а-А12Оз) / J С. Dubois, C. Jardin, P. Exbrayat, M. Lissac, D. Treheux // Bio-Mcd. Mat. Eng. - 2001. - Vol.11. - P.265-273.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

А1. The influence of annealing temperature and doping on the red/near-infrared luminescencc of ion implanted Si02:nc-Si / D.I. Tetelbaum, V.A. Burdov, S.A. Trushin, A.N. Mikhaylov. D.G. Revin, D.M. Gaponova// MRS Proc. - 2001. - Vol.692. - H10.8.

A2. About the "phosphorus" sensitization of silicon quantum dots in Si02 photoluminescence / D.I. Tetelbaum, V.A. Burdov, A.N. Mikhaylov, S.A. Trushin // Proc. of SPI1 Int. Soc. Opt. bng. 2002. Vol.5023. P. 186-189.

A3. The optimization of photoluminescence properties of ion-implantation-produced nanos-tructurcs on the base of Si inclusions in Si02 matrix / S.A. Trushin, A.N. Mikhaylov, D.l. rctelbaum. O.N. Gorshkov, D.G. Revin, D.M. Gaponova // Surf, and Coat. l ech. 2002. Vol. 158-159. - P.717-719.

Л4. The influence of the annealing conditions on the photoluminescence of ion-implanted Si02:Si nanosystem at additional phosphorus implantation / D I. Tetelbaum, S.A. Trushin, A.N. Mikhavlov. V K. Vasil'ev. G.A Kachurin, S.G Yanovskaya, D M. Gaponova // Physica E. -2003 ' Vol.16, №3-4. P.4I0-413.

Л5 Некоторые особенности влияния ионного легирования фосфором на фотолюми-исспеппию слоев Si02Si / В А. Бурдов, О.Н. Горшков, А.Н. Михайлов, Д.И. Тетельбаум, С Л I рушин Г А Качурин, С.Г Яновская, Д.М. Гапонова // Изв. РАН. Сер. физ. - 2003. 167. №2. С. 186-188.

Л6 Влияние имплантации ионов Р на фотолюминесценцию нанокристаллов Si в слоях Si02 /' Г' А. Качурин, С Г. Яновская, Д.И. Тетельбаум, А.Н. Михайлов // ФТП. 2003. Т.37. №6. -С.738-742.

Л7 The luminescent properties of ion-implantation-fabricated Si02:nc-Si nanostructures annealed al high temperatures / D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, A.P. Kasatkin, V.A. Burdov, S Л. I rushin. A N Mikhaylov. D.M. Gaponova // MRS Proc. - 2003. - Vol.777. - T5.6. Л8 В (иянис ионной имплантации P+, B+ и N+ на люминесцентные свойства системы SiOi iic-Si / Д И Тетельбаум, О Н Горшков, В.А. Бурдов, С.А. Трушин, А.Н. Михайлов, ДМ I аионова, С.В. Морозов, А И Ковалев // ФТТ. - 2004.-Т.46, №1. - С.21-25. Л9 Излучагсльная электронно-дырочная рекомбииация в кремниевых квантовых точках с >часшсм фоноиов / В.А. Беляков, В.А. Бурдов, Д.М. Гапонова, А.Н. Михайлов, ДИ 1с1сл1.баум, С.А. Грушин // ФТТ. - 2004 -Т.46, №1. - С.31-34. А10 Плиииис кии. 1емпсратуры отжига и донорной примеси на интенсивность фото-иомипссцсиции нанопключеиий кремния в Si02 при ионной имплантации / Д.И. Тетель-ба\ч. О II I оршкои. С А. Трушин. А Н. Михайлов, Д.Г. Ревин, ДМ. Гапонова и В. Экий айн // И т. НУЗоп Материалы электронной техники. - 2004. - №4. - С.32-36. Л11 О влиянии процесса коалссценции и характера исходного оксида на фотолюминесценцию иоппо-сишсзиропанных нанокристаллов Si в Si02 / Д.И. Тетельбаум, О.Н. I оршкои ЛИ Касагкин. АН Михайлов, А И Белов, Д.М Гапонова, С.В. Морозов// ФН 2004 141. №1 -С 17-21

А12 Формирование кремниевых нанокристаллов в слоях Si02 при имплантации ионов Si с ирочежу!очными отжигами / ГЛ. Качурин, В.А. Володин, Д.И. Тетельбаум, Д.В. Мирим Л Ф Лсйер. А К. Гутаковский. А Г. Черков. А.Н. Михайлов // ФТП 2005 I 39. №5 ('582-586.

Л11 Ion beam synthesis of Si nanocrystals in silicon dioxide and sapphire matrices - the photoluminescence study / AN. Mikhaylov, D I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, A.P. Kasatkin, A.I. Hcl.iv.SV Moro/ov // Vacuum 2005. Vol.78, №2-4. - P.519-524. Л 14 Фоныюминеснспция в пленках Si09Ge0102 и Ge02, облученных ионами кремния / Oil I оршков. К) Л Дудин, В.А. Камин, А П. Касаткин, А.Н. Михайлов, В.А. Новиков, ЛИ I с I с и.баум //1 Ысьма в Ж1Ф. - 2005. - Т.31, №12. - С.39-47.

Л IS Inllucncc of the nature of oxide matrix on the photoluminescence spectrum of ion-s\nthcsi/cd silicon nanostructurcs / D I Tetelbaum, ON. Gorshkov, A.V. Ershov, A.P. Kasatkin VA Kamin. Л N. Mikhaylov, A.I. Belov, D.M. Gaponova, L. Pavesi, L Ferraioli, T.G. I inslatl. S I os-, // Thin Solid Films 20 <6. Принято в печать.

Л16 I lie peculiarities of electronic structure of Si nanocrystals formed in Si02, and A1203 malm нith and without P doping / A.I. Kovalev, D.I . Wainstein, D.I. Tetelbaum, A.N. Mik-Itailov // Surf and Interl" Anal 2006 - Vol 38. Принято в печать.

Л17 XANI S investigations of Si nanocrystals obtained by implantation of silicon in Si02 films / VA I crckhov. I P Domashevskaya, V.M. Kashkarov, S Yu. Turishchev, D.I Icld'haum. Л N Mikhailov // Abstracts of European Conference on Applications of Surface .iiul Intci lace Analysis (I CASIA'05), Vienna, Austria, Sept 25-30, 2005. - P.266.

Подписано в печать 23.01.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. п. л. 1. Заказ № IIS. Тираж 100экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. Лиц. ПД№ 18-0099 от 4.05.01. 603000, г. Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37

aOQGft

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Проблема применения кремния в опто- и наноэлектронных устройствах.

1.1.1. Задача модификации излучательных свойств кремния и способы ее решения, на пути к созданию лазера на основе кремния.

1.1.2. Применение нанокристаллов Si в устройствах энергонезависимой памяти.

1.2. Закономерности формирования и люминесцентные свойства нанокристаллов и нанокластеров Si в матрице S1O2.

1.2.1. Нанокристаллы и нанокластеры Si, полученные без применения ионной имплантации.

1.2.2. Ионно-синтезированные нанокластеры и нанокристаллы Si.

1.2.3. Механизмы люминесценции, связанной с нанокристаллами Si в SiC>2.

1.2.4. Влияние легирования на свойства системы SiC>2 с нанокристаллами Si.

1.3. Оптические и люминесцентные свойства оксидов кремния-германия и закономерности формирования нанокристаллов Ge и SiGe.

1.3.1. Оптические и люминесцентные свойства оксидов Sii-xGex02 (х=0-1).

1.3.2. Нанокристаллы Ge и SiGe в матрице Sii.xGex02 (х=0-1).

1.4. Оптические и люминесцентные свойства оксида алюминия и закономерности формирования нанокристаллов Si в этой матрице.

1.4.1. Оптические и люминесцентные свойства AI2O3.

1.4.2. Нанокристаллы в матрице AI2O3 и люминесцентные свойства системы

• Al203:nc-Si.

1.5. Формулировка задач исследований.

ГЛАВА 2. Исследование закономерностей ионно-лучевого синтеза и изменения люминесцентных свойств нанокристаллов Si в Si02.

2.1. Методика эксперимента.

2.2. Влияние дозы имплантации ионов Si+ и температуры постимплантационного отжига на фотолюминесценцию и оптические свойства слоев Si02:nc-Si.

2.3. Теоретическое описание зависимости люминесценции нанокристаллов Si от дозы

Si и температуры отжига, сравнение с экспериментом.

2.4. Влияние цикличности процедур ионной имплантации и отжига на морфологию и фотолюминесценцию Si02:nc-Si.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. Исследование закономерностей влияния ионного облучения и легирования мелкими донориыми и акцепторными примесями на люминесцентные свойства системы Si02:nc-Si.

3.1. Методика эксперимента.

3.2. Влияние облучения ионами Р+ и В+ на фотолюминесценцию пленок БЮг, облученных Si+, и синтезированной системы Si02:nc-Si.

3.3. Влияние ионного легирования Р, В и N на фотолюминесценцию слоев SiC^rnc-Si.

3.4. Анализ результатов и классификация механизмов влияния ионного легирования.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. Исследование влияния имплантации ионов Si+ и отжига на люминесцентные и оптические свойства пленок Sii^Ge^02 (х > 0).

4.1. Методика эксперимента.

4.2. Влияние режимов имплантации ионов Si+ и отжига на фотолюминесценцию и оптические свойства пленок Sii.xGex02 (х > 0).

4.3. Механизмы фотолюминесценции и вопрос о формировании нанокристаллов Si.

4.4. Выводы.

ГЛАВА 5. Исследование закономерностей изменения люминесцентных свойств AI2O3 при ионио-лучевом синтезе нанокристаллов Si.

5.1. Методика эксперимента.

5.2. Влияние дозы имплантации ионов Si+ и температуры постимплантациоиного отжига на фотолюминесценцию и структуру сапфира.

5.3. Природа фотолюминесценции и связь с синтезом нанокристаллов Si.

5.4. Выводы.

Актуальность темы

Актуальность работы связана с необходимостью разработки физических основ формирования материалов на основе кремния, обладающих рядом свойств [1,2], которые обеспечили бы применение этого полупроводника при создании нового поколения опто-, микро- и наноэлектронных приборов, таких, как светодиоды, лазеры и элементы памяти. В перспективе интеграция электронных и оптических функций в рамках кремниевой планарной технологии позволила бы осуществить качественный скачок в развитии современной электронной техники, ограниченном в данный момент достигнутыми физическими пределами традиционных интегральных схем (ИС) на базе кремния.

Низкая эффективность люминесцентных свойств массивного кремния делает его практически не пригодным для создания на его основе светоизлучателей, то есть ограничивает его применение в оптоэлектронике. Одно из наиболее удачных решений данной проблемы получило развитие в начале 90-х годов прошлого столетия с момента обнаружения интенсивной люминесценции пористого кремния (ПК) [3]. Это -наноструктурирование, заключающееся, как правило, в формировании нанокристал-лов (НК) Si в широкозонных диэлектрических матрицах. Наноструктурирование кремния обеспечивает эффективное излучение света при комнатной температуре в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра, нелинейные оптические и одноэлек-тронные свойства, не присущие этому материалу в массивном состоянии. Улучшение люминесцентных свойств кремния в этом случае обусловлено квантово-размерным эффектом, позволяющим повысить вероятность излучательной рекомбинации локализованных в НК электронно-дырочных пар.

В течение последних 10 лет наибольшее внимание исследователей привлекает система НК кремния в матрице диоксида кремния (Si02:nc-Si), формируемая при высокотемпературном распаде пересыщенного твердого раствора SiC^Si (см., например, [4,5,6,7,8]). Лидирующие позиции среди методов создания такой системы занимает ионная имплантация, которая прекрасно совместима с современной планарной технологией микроэлектроники и обеспечивает контролируемое введение необходимых элементов в твердые тела. Наиболее актуальной в прикладном плане задачей является оптимизация люминесцентных свойств системы Si02:nc-Si. Один из способов заключается в вариации параметров ее приготовления, таких как степень пересыщения твердого раствора Si02:Si (доза ионов Si+ в случае ионной имплантации), температура и время постимплантационного отжига. Несмотря на большое количество проделанных в этом направлении работ (см., например [4,5,6,9,10,11,12,13]), результаты их во многом противоречивы, и к моменту начала нашей работы отсутствовала единая количественная модель, описывающая закономерности ионно-лучевого синтеза системы Si02:nc-Si и соответствующего изменения ее люминесцентных свойств. Остается не до конца решенным и вопрос о природе наблюдаемой люминесценции. Другой способ достижения максимальной эффективности люминесценции заключается в легировании Si02:nc-Si мелкими донорными и акцепторными примесями [13,14,15]. Начало исследованиям в этом направлении положил эффект усиления люминесцентных свойств Si02:nc-Si при ионном легировании фосфором [16], впервые обнаруженный в НИФТИ ННГУ. Ионное легирование (а также ионное облучение, являющееся его неотъемлемым этапом) такими примесями, как Р, В, N может существенно модифицировать свойства как НК, так и окружающей матрицы, причем характер и степень влияния существенно зависят от режимов синтеза и легирования системы. Необходимо выявление и классификация возможных механизмов влияния ионного облучения и сопутствующего легирования НК в широких интервалах концентраций примесей и условий обработки. Этот вопрос интересен с точки зрения физики легирования полупроводников, а именно - применимости для наноструктур представлений, выработанных ранее для массивных материалов (см., например, [17]).

Одним из факторов, определяющих свойства НК Si, является совокупность свойств (тип материала, состав, структура) диэлектрической матрицы, в которой эти НК синтезируются. С фундаментальной точки зрения весьма интересно проследить, как изменение состава или типа матрицы будет влиять на закономерности формирования и свойства НК. Более того, сочетание последних со специфичными свойствами матрицы может существенно обогатить функциональные возможности создаваемых материалов. Потенциальными кандидатами для практического осуществления данной идеи служат оксидные материалы Si^Ge^ (в том числе Ge02) и А120з.

Легированные германием силикатные стекла Sii.^Ge^02 (х > 0) давно заинтересовали исследователей и разработчиков в области волоконно-оптической связи [18,19,20,21], в связи с некоторыми их свойствами. Во-первых, это высокая чувствительность их оптических свойств к ультрафиолетовому [19,22] и ионному [23] облучению, позволяющая за счет контролируемой модификации показателя преломления записывать дифракционные решетки и зеркала в волноводных структурах. Во-вторых, высокое сечение рамановского рассеяния делает этот материал перспективным для создания перестраиваемого рамановского лазера [21,24]. Формирование лю-минесцирующих НК в планарном волноводном слое Si^Ge^C^ явилось бы важным шагом на пути к созданию лазера на квантовых точках (КТ) Si. В данной работе применяется оригинальный подход, заключающийся в имплантации ионов Si в пленки Sii.jGe^ различного состава с целью синтеза НК Si.

Пластины сапфира, одной из кристаллических модификаций А120з, успешно применяются при изготовлении радиационно-стойких структур типа «кремний-на-сапфире» (КНС) [25]. Аморфные же пленки А1203 рассматриваются в качестве одного из немногочисленных вариантов замены традиционного окисла кремния при формировании сверхтопких подзатворных диэлектрических слоев в КМОП-технологии [26], благодаря высокой диэлектрической проницаемости (s), большой ширине запрещенной зоны и высоким барьерам по отношению к границам разрешенных зон в энергетической структуре кремния. Последние характеристики создают благоприятные условия для наблюдения квантово-размерного эффекта при встраивании в А120з НК Si, а высокое значение s может в принципе позволить получить более высокую концентрацию электрически изолированных КТ. Наличие преимущественной ориентации НК при их синтезе в кристаллическом сапфире может также привести к обнаружению поляризационных эффектов в люминесцентных свойствах. На момент постановки задач данной работы, факт формирования НК Si в матрице А1203 экспериментально был зафиксирован в нескольких работах [27,28,29], в которых также были обнаружены эффективная люминесценция [27,28] и одноэлектронные эффекты [29]. Однако, вопросы синтеза НК и природы люминесценции в данной системе требуют более детальной проработки для дальнейшего развития этого перспективного направления.

Таким образом, исследование физических процессов при формировании ионно-лучевым методом систем НК Si в оксидных матрицах Si02, Sii^Ge^02, А1203 и изучение их оптических и люминесцентных свойств представляют большой интерес как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. Важной особенностью данной работы является то, что применяется единый подход как для формирования наноструктур на основе различных оксидов, так и их изучения. Указанные исследования вносят вклад в новую и быстро развивающуюся область - физику полупроводниковых КТ в диэлектрических матрицах.

Цель и основные задачи работы

Цель работы - исследование люминесцентных свойств и разработка физических основ формирования квантово-размерных структур на основе нанокристалличе-ских включений Si, ионно-синтезированных в оксидных матрицах Si02, Si^Ge/^, А1203.

Основные задачи работы:

1. Установление закономерностей изменения фотолюминесценции (ФЛ) и формирования ионно-синтезированной системы Si02:nc-Si в широких интервалах режимов синтеза. Построение количественной модели экспериментально выявленных закономерностей.

2. Исследование закономерностей влияния ионного облучения и ионного легирования мелкими донорными и акцепторными примесями (Р, В, N) на ФЛ системы Si02:nc-Si. Установление и классификация механизмов такого влияния.

3. Исследование возможности ионно-лучевого синтеза НК в Sii^Ge/^, люминесци-рующих при комнатной температуре, в зависимости от состава исходного оксида, условий имплантации ионов кремния и последующего отжига.

4. Исследование ФЛ и процессов формирования системы Al203:nc-Si в широких интервалах режимов ионно-лучевого синтеза.

Научная новизна работы

1. Установлены закономерности изменения квантово-размерной (то есть связанной с квантово-размерным эффектом) ФЛ НК Si в матрице Si02 в широких интервалах доз имплантации кремния и температур отжига. Разработана количественная физическая модель, описывающая эти закономерности.

2. Выявлены и обоснованы механизмы влияния ионного облучения и ионного легирования донорными (Р, N) и акцепторными (В) примесями на ФЛ системы Si02:nc-Si при различных условиях ее формирования.

3. Обнаружена интенсивная ФЛ в Ge02, характерная для ионно-синтезированных НК Si, и установлено влияние атомно-размерного фактора на синтез НК в смешанном оксиде кремния-германия.

4. Установлена связь между синтезом слоев AbC^inc-Si при ионной имплантации кремния в сапфир и последующем отжиге, с одной стороны, и ФЛ в видимом диапазоне спектра - с другой.

Практическая ценность работы

1. Показана возможность контролируемого изменения люминесцентных свойств ионно-синтезированной системы Si02:nc-Si в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра либо путем вариации дозы имплантации Si и температуры отжига, либо путем дополнительного легирования. Это повышает перспективность применения данной системы в оптоэлектронике.

2. Отработаны методы формирования кремниевых наноструктур путем имплантации Si в оксиды Ge02 и А1203. Сочетание возможности люминесценции при комнатной температуре с рядом специфичных свойств оксидов открывает перспективы создания новых многофункциональных устройств для оптики и оптоэлектроники на базе этих материалов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Немонотонная дозовая зависимость интенсивности квантово-размерной люминесценции системы SiCVnc-Si в области 700-900 нм и уменьшение оптимальной дозы имплантации Si+ с ростом температуры отжига в интервале 1000-1200 °С количественно описываются на основе конкуренции процессов роста числа нанокристаллов Si и их коалесценции с учетом зависимости вероятности излучательной рекомбинации от размера нанокристалла.

2. Ионное облучение и ионное легирование примесями Р, В и N слоев Si02:nc-Si модифицирует дефектно-примесную структуру матрицы Si02, приводя к формированию излучательных и безызлучательных дефектных центров. Эффекты многократного усиления или ослабления квантово-размерной люминесценции обусловлены конкурирующими факторами физико-химической (структурной) или электронной природы, относительный вклад которых существенно зависит от типа примеси, условий легирования и условий синтеза нанокристаллов.

3. Люминесцентные свойства и фазовый состав слоев Ge02 и Sio.9Geo.1O2 после имплантации Si+ с последующим высокотемпературным отжигом определяются тем, что в первом случае формируются нанокристаллы Si, ответственные за фотолюминесценцию в области 700-900 нм, а во втором - нанокристаллы Ge (или SiGe), излучающие в области 900-1000 им. Это различие обусловлено влиянием локальных деформаций, возникающих при изовалентпом замещении атомов Ge в чистом оксиде избыточными атомами Si, и, наоборот, их снижением при таком замещении в смешанном оксиде.

4. Фотолюминесценция при 500-550 нм слоев А1203 (сапфира), имплантированных ионами Si+ и отожженных в интервале температур 500-900 °С, обусловлена «нефазовыми» включениями Si, а их трансформация в аморфные нанокластеры и затем нанокристаллы Si по мере повышения температуры отжига не приводит к возникновению типичной для этих объектов люминесценции в красной и ближней ИК областях спектра вследствие высокой концентрации дефектов на границах раздела фаз, связанной с механическими напряжениями.

Публикация и апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы опубликованы [А1-А70] и докладывались на следующих конференциях: Всероссийский семинар «Физико-химические основы ионной имплантации» (Н.Новгород, 2000, 2004), Всероссийская конференция «Научные чтения имени академика Н.В. Белова» (Н.Новгород, 2000, 2003), Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (С.Петербург, 2001, 2002), Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 2001), International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams (Marburg, Germany, 2001; Kusadasi, Turkey, 2005), Международная конференция по люминесценции (Москва, 2001), MRS Fall Meeting (Boston, USA, 2001, 2005), 5-я Всероссийская конференция по физике полупроводников (С.Петербург, 2001), International symposium «Ion implantation and other applications of ions and electrons» (Kazimierz Dolny, Poland, 2002, 2004), Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния «Кремний-2002» (Новосибирск, 2002), 5th ISTC Seminar "Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology" (Saint-Petersburg, Russia, 2002), International Young Scientists Conference "Problems of Optics and High Technology Material Science" (Kyiv, Ukraine, 2002), Всероссийское совещание «Нано-фотоника» (Н.Новгород, 2002, 2003, 2004), E-MRS Spring Meeting (Strasbourg, France, 2002, 2003), MRS Spring Meeting (San Francisco, USA, 2003), Всероссийская конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (Обнинск, 2003, 2005), 5-я Международная конференция «Оптика, опто-электроника и технологии (О Т5)» (Ульяновск, 2003), 5-я Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом» (Минск, Беларусь, 2003), Международная конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 2003, 2005), Нижегородская научная сессия молодых ученых (Н.Новгород, Голубая Ока, 2003), Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (С.Петербург, 2004), 10-я ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2004), V International Conference on Low Dimensional Structures and Devices (Mexico, 2004), 6-й Международный Уральский Семинар "Радиационная физика металлов и сплавов" (Снежинск, 2005), IX Ежегодный Симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Н.Новгород, 2005), 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва, Зеленоград, 2005), International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (Aveiro, Portugal, 2005), First International Workshop on Semiconductor Nanocrystals, SEMINANO 2005 (Budapest, Hungary, 2005).

Ряд докладов отмечен премиями и дипломами: премия и диплом III степени за доклад на Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике» (Санкт-Петербург, 2001), премия и диплом Graduate Student Award of European Material Research Society Meeting (Strasbourg, France, 2003), почетный диплом первой степени 10-й ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2004), диплом лауреата 12-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2005" (Москва, Зеленоград, 2005), третья премия и диплом за лучшие стендовые доклады среди студентов 14th International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams (Kusadasi, Turkey, 2005).

Работа по теме диссертации выполнялась диссертантом (в качестве основного исполнителя) в рамках следующих научно-технических программ и проектов: программа BRHE фонда CRDF и Минобразования РФ (REC-001, 1998-2005), НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограммы 202, 205, 2001-2004), задание Минобразования РФ (2001-2005), проекты РФФИ (№№ 00-02-17488, 03-02-17125, 05-02-16762, MAC 01-02-06397, 20002006), проект INTAS (No. 00-0064, 2001-2003), грант Минобразования РФ для аспирантов (№ А03-2.9-507, 2003-2004), EU FP6 Programme (STREP No. 505285, 20042007), программа Федерального агентства по образованию РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (разделы 1.2, 2.1 и 3.3, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 70 печатных работ, в том числе 15 статей в реферируемых научных журналах, 8 статей в сборниках трудов конференций и 47 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения. Объем диссертации составляет 153 страницы, включая 141 страницу печатного текста, 1 таблицу и 33 рисунка, размещенных на 29 страницах, список литературы, который содержит 232 наименования и размещен на 13 страницах, и список публикаций по теме диссертации, размещенный на 7 страницах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Установлены закономерности изменения квантово-размерной фотолюминесценции в диапазоне 700-900 нм системы нанокристаллов Si в матрице Si02 для широкого набора режимов ионно-лучевого синтеза. Показано, что интенсивность люминесценции для температур отжига 1000, 1100 и 1200 °С немонотонно зависит от дозы Si+, что обусловлено ростом числа нанокристаллов без существенного изменения их среднего размера при малых концентрациях Si и их коалесценцией при больших концентрациях. Построена физическая модель, количественно описывающая изменение интенсивности излучения в зависимости от дозы имплантации кремния и температуры отжига. Модель учитывает укрупнение нанокристаллов за счет коалесценции и зависимость вероятности излучательной рекомбинации от их размера. Эксперименты по циклическому ионно-лучевому синтезу нанокристаллов Si подтвердили справедливость основных положений модели. Определены оптимальные режимы ионно-лучевого синтеза НК Si в матрице Si02-Впервые в единых условиях проведено обобщающее исследование влияния ионного облучения и ионного легирования фосфором, бором и азотом на фотолюминесценцию, связанную как с нанокристаллами Si, так и дефектами в матрице Si02. Обнаружено, что облучение ионами примесей слоев Si02, имплантированных Si+, а также слоев Si02 с нанокристаллами Si, синтезированными при 1000 и 1100 °С, приводит к гашению люминесценции в области 700-900 нм за счет радиационного повреждения, формированию излучательных или безызлучательных дефектных центров в оксидной матрице. Установлено, что ионное легирование нанокристаллов бором и азотом ослабляет фотолюминесценцию в диапазоне 700-900 нм, а фосфор при определенных условиях обеспечивает ее многократное усиление. Проанализированы основные механизмы влияния ионного легирования с учетом его воздействия на процессы формирования нанокристаллов Si, дефектообразова-ния и квантовых эффектов. Найдены оптимальные условия легирования, способные обеспечить усиление люминесцентных свойств системы Si02:nc-Si. Впервые исследовано влияние ионной имплантации Si+ и последующего отжига на люминесцентные свойства слоев Si0.9Ge0.|O2 и Ge02. Выявлен общий характер изменения дефектной структуры оксидов и соответствующей фотолюминесценции в области 350-700 нм - усиление люминесценции при малых дозах облучения за счет роста числа кислородо-дефицитных центров и ее ослабление при больших дозах за счет накопления радиационных дефектов - центров безызлучательной рекомбинации. Установлены также специфические особенности фотолюминесценции, связанные с синтезом нанокристаллов Si в GeC>2 (пик при 750 нм) и на-нокристаллов Ge (SiGe) в Sio.9Geo.1O2 (пик при 935 нм). Предложена модель, объясняющая влияние исходного состава на синтез нанокристаллов - наличие связанных с размерным несоответствием атомов локальных напряжений в слоях смешанного оксида способствует протеканию реакции изовалентного замещения атомов Ge атомами Si и, как следствие, преципитации германия, тогда как при внедрении кремния в чистый оксид Ge02 формируются нанокристаллы Si. Исследовано влияние ионной имплантации кремния и последующего отжига на люминесцентные свойства А120з (сапфира). Выявлена роль анионно-вакансионных дефектов, обеспечивающих люминесценцию в области 350-450 нм, и примесных центров Ti3+ и Сг3+, излучающих в диапазоне длин волн 650-900 нм. Показано, что только «зеленая» люминесценция при 500-550 нм коррелирует с процессом разделения фаз в системе Al203:Si - трансформацией «нефазовых» преципитатов Si в компактные аморфные кластеры и нанокристаллы Si. Сделан вывод, что источниками «зеленой» фотолюминесценции являются «нефазовые» включения, а излучательная рекомбинация в нанокристаллах Si гасится в силу наличия дефектной границы раздела с матрицей AI2O3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основываясь на результатах проделанной работы, можно провести сравнительный анализ особенностей ионно-лучевого синтеза и свойств панокристаллов Si в оксидных материалах Si02, Sii.^Ge^02 и AI2O3, а также наметить пути дальнейшего развития исследований, в том числе с целью применения исследуемых наноструктур. Использование единого подхода с вариацией в широких пределах режимов ионно-лучевого синтеза позволило выявить общие и специфические процессы, сопровождающие облучение различных оксидов и последующий отжиг.

Особое внимание в данной работе уделялось влиянию облучения и отжига на люминесцентные свойства оксидных матриц. Специально поставленные эксперименты в совокупности с литературными данными позволили выявить эволюцию дефектной подсистемы оксидов и отделить ее свойства от свойств синтезируемых включений фазы Si (преципитатов, кластеров и нанокристаллов). Следует отметить, что, несмотря на различие в структуре кислородо-дефицитных дефектных центров, свойственных оксидам кремния-германия и оксиду алюминия, выявляются общие закономерности изменения люминесценции в видимой области спектра, связанные с трансформацией исходных и внесением новых дефектных центров в процессе облучения ионами Si+.

В рамках данной работы показано, что свойства матрицы (структура, состав) оказывают определяющее влияние на процессы формирования нанокристаллов и связанную с ними люминесценцию. Наибольший прогресс достигнут в понимании физических процессов синтеза нанокристаллов Si в матрице Si02 и их связи с изменением квантово-размерной фотолюминесценции в области 650-1000 нм. Это обеспечивает контролируемое изменение эффективности люминесценции для широкого набора режимов ионно-лучевого синтеза данной системы. Изменение состава матрицы - использование смешанного оксида кремния-германия и чистого оксида германия - выявило особенности, связанные с относительной ролью размерного несоответствия атомов и реакционно-стимулированным формированием нанокристаллов. Первый фактор обычно не учитывался при анализе возможности синтеза нанокристаллов. Наличие интенсивной люминесценции в веОг открывает возможности создания новых оптически активных материалов и планарных лазерных структур для оптоэлектропи-ки. Исходная кристалличность матрицы А120з позволяет создавать ансамбли ориентированных нанокристаллов, однако механические напряжения, возникающие при их формировании, препятствуют проявлению квантово-размерной фотолюминесценции. Поэтому для сапфира встает дополнительная задача отыскания путей решения данной проблемы. Синтез нанокристаллов Si в А1203 может быть использован как в КМОП, так и КНС-технологии при разработке новых приборных структур, основанных на свойствах квантовых точек Si, не связанных с люминесценцией. В отношении КНС-технологии ионно-синтезированные кристаллические включения Si в поверхностном слое сапфира могут также служить зародышами эпитаксиального роста структурно-совершенных слоев Si.

Еще один важный вопрос, рассмотренный в настоящей работе - это ионное легирование кремниевых наноструктур мелкими донорными и акцепторными примесями, позволяющее управлять свойствами нанокристаллов Si. Этот аспект развит применительно к системе Si02:nc-Si, но в дальнейшем должен быть исследован и для других оксидных матриц, в частности А1203. В последнем случае легирование может обеспечить пассивацию оборванных связей на границе nc-Si/Al203 и привести к обнаружению люминесценции нанокристаллов. Результаты обобщающего исследования влияния легирования Р, В, и N на формирование и свойства НК Si дали возможность провести параллель между физическими процессами, имеющими место в случае на-норазмерных объектов, с известными процессами легирования массивных полупроводников, а также выявить различия, в том числе имеющие квантовую природу.

Таким образом, в представленном цикле исследований не только решены поставленные задачи, но и созданы предпосылки для развития новых фундаментальных и прикладных разработок.

БЛАГОДАРНОСТИ

Выражаю глубокую благодарность научному руководителю - проф. Д.И. Те-тельбауму, а также директору НИФТИ доц. О.Н. Горшкову за постановку настоящей работы и помощь в анализе результатов. Высказывается искренняя признательность сотрудникам НИФТИ, физического факультета ННГУ, ИФМ РАН: зав. лаб. В.Г. Шен-гурову за техническое обеспечение работы; вед. инж. В.К. Васильеву за помощь в проведении ионной имплантации; проф. В.А. Перевощикову за помощь в проведении механико-химической обработки образцов; гл. ииж. В.А. Камину, с.н.с. Ю.И. Чигиринскому и инж. Ю.А. Дудину за предоставление осажденных пленок оксидов кремния-германия; доц. А.В. Ершову за пристальное внимание к работе и предоставление осажденных пленок SiC>2; зав. каф. ЭТТ проф. Е.С. Демидову за помощь в измерениях ЭПР; инж. М.О. Марычеву, н.с. В.А. Новикову, н.с. Д.М. Гапоновой и н.с. С.В. Морозову за помощь в разработке и совершенствовании методик оптической спектроскопии и помощь в проведении соответствующих измерений; с.и.с. А.П. Касаткину за плодотворное обсуждение результатов и физических моделей; доц. В.А. Бурдову за теоретическое обоснование отдельных результатов работы; доц. В.В. Карзанову за постоянный интерес к работе и ее результатам.

Особая благодарность высказывается Г.А. Качурину, А.И. Ковалеву, Д.Л. Вайнштейну, Э.П. Домашевской, В.А. Терехову, R. Turan, Т. Finstad, L. Pavesi и их коллегам, непосредственно участвовавшим в дополнительных исследованиях наших образцов различными аналитическими методами в рамках совместных международных проектов.

1. Silicon nanostructures for photonics / P. Bettotti, M. Cazzanelli, L. Dal Negro, B. Danese, Z. Ga-burro, C.J. Oton, G. Vijaya Prakash, L. Pavesi // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. - Vol.14. -P.8253-8281.

2. Pavesi, L. Routes toward silicon-based lasers / Lorenzo Pavesi // Materials Today. 2005. — January. - P. 18-25.

3. Canham, L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers/L.T. Canham//Appl. Phys. Lett. 1990.-Vol.57, №10.-P.1046-1048.

4. Shimizu-Iwayama, T. Visible photoluminescence in Si+-implanted thermal oxide films on crystalline Si / T. Shimizu-Iwayama, S. Nakao, K. Saitoh // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol.65, №14. -P.1814-1816.

5. Guha, S. Characterization of Si+ ion-implanted Si02 films and silica glasses / Soumyendu Guha // J. Appl. Phys. 1998. - Vol.84, №9. -P.5210-5217.

6. Influence of average size and interface passivation on the spectral emission of Si nanocrystals embedded in Si02 / B. Garrido Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Rodriguez, J.R. Morante,

7. C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie // J. Appl. Phys. 2002. - Vol.91, №2. - P.798-807.

8. Optical properties of Si clusters and Si nanocrystallites in high-temperature annealed SiO* films / T. Inokuma, Y. Wakayama, T. Muramoto, R. Aoki, Y. Kurata, S. Hasegawa // J. Appl. Phys. -1998. Vol.83, №4. - P.2228-2234.

9. Nucleation and growth of nanocrystalline silicon studied by ТЕМ, XPS and ESR / K. Sato, T. Izumi, M. Iwase, Y. Show, H. Morisaki, T. Yaguchi, T. Kamino // Appl. Surf. Sci. 2003. -Vol.216.-P.376-381.

10. Tuning the emission wavelength of Si nanocrystals in Si02 by oxidation / M.L. Brongersma, A. Polman, K.S. Min, E. Boer, T. Tambo, H.A. Atwater // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.72, №20. -P.2577-2579.

11. Optical gain in silicon nanocrystals / L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F. Priolo // Nature. 2000. - Vol.408. - P.440-444.

12. Zhuravlev, K.S. Mechanism of photoluminescence of Si nanocrystals fabricated in a Si02 matrix / K.S. Zhuravlev, A.M. Gilinsky, A.Yu. Kobitsky // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.73, №20. -P.2962-2964.

13. О формировании наиокристаллов кремния при отжиге слоев Si02, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурии, С.Г. Яновская, В.А. Володин, В.Г. Кеслер, А.Ф. Лейер, М.-О. Ruault // ФТП. 2002. - Т.36, №6. - С.685-689.

14. The enhancement of luminescence in ion implanted Si quantum dots in Si02 matrix by means of dose alignment and doping / D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, S.A. Trushin, D.G. Revin, D.M. Ga-ponova, W. Eckstein //Nanotechnology. 2000. -Vol.11. -P. 295-297.

15. The influence of phosphorus and hydrogen ion implantation on the photoluminescence of Si02 with Si nanoinclusions / D.I. Tetelbaum, S.A. Trushin, V.A. Burdov, A.I. Golovanov, D.G. Revin,

16. D.M. Gaponova // Nucl. Instr. Meth. B. 2001. - Vol.174. - P. 123-129.

17. Control of photoluminescence properties of Si nanocrystals by simultaneously doping n- and p-type impurities / M. Fujii, Y. Yamaguchi, Y. Takase, K. Ninomiya, S. Hayashi // Appl. Phys. Lett. -2004. Vol.85, №7. - P.l 158-1160.

18. Особенности фотолюминесценции в Si02 с нановключениями кремния, полученными методом иониой имплантации / Д.И. Тетельбаум, И.А. Карпович, М.В. Степихова, В.Г. Шенгу-ров, К.А. Марков, О.Н. Горшков // Поверхность. 1998. -№5. - С.31-33.

19. Зорин, Е.И. Ионное легирование полупроводников / Е.И. Зорин, П.В. Павлов, Д.И. Тетельбаум. -М.: Энергия, 1975. 129 с.

20. Low-loss fiber guide with Si02+Ge02 core and borosilicate cladding / A.V. Belov, A.N. Gur'yanov, G. G. Devyatykh, E.M. Dianov, V.G. Luzhain, A.V. Nikolaychik, A.M. Prokhorov, A.S. Yushin // Sov. J. Quantum. Electron. 1976. - Vol.6, №11.- P. 1362-1363.

21. Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication / K.O. Hill, Y. Fujii, D.C. Johnson, B.S. Kawasaki // Appl. Phys. Lett. 1978. - Vol.32, №10. - P.647-649.

22. Ohki, J.L. Brebner, S. Roorda // Opt. Lett. 2000. - Vol.25, №2. - P.88-89.

23. Germania-glass-core silica-glass-cladding modified chemical-vapor deposition optical fibers: optical losses, photorefractivity, and Raman amplification / V.M. Mashinsky et al. // Opt. Lett. -2004. Vol.29, №22. - P.2596-2598.

24. Структурные и фотолюминесцентные свойства гетероэпитаксиальных слоев кремния на сапфире/С.П. Светлов и др. //ФТТ.-2004.-Т.46,№1.-С.15-17.

25. Wilk, G.D. High-A: gate dielectrics: Current status and materials properties considerations / G.D. Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.89, №10. - P.5243-5275.

26. Yanagiya, S. Optical and electrical properties of AI2O3 films containing silicon nanocrystals / S. Yanagiya, M. Ishida // J. Electron. Mat. 1999. - Vol.28, №5. - P.496-500.

27. Resonant tunneling of Si nanocrystals embedded in AI2O3 matrix synthesized by vacuum electron-beam co-evaporation / Q. Wan, Т.Н. Wang, M. Zhu, C.L. Lin // Appl. Phys. Lett. 2002. -Vol.81, №3.-P.538-540.

28. Temperature dependence of the radiative recombination coefficient of intrinsic crystalline silicon / T. Trupke, M.A. Green, P. Wurfel, P.P. Altermatt, A. Wang, J. Zhao, R. Corkish // J. Appl. Phys. 2003. - Vol.94, №8. - P.4930-4937.

29. Efficient silicon light-emitting diodes / M.A. Green, J. Zhao, A. Wang, P.J. Reece, M. Gal // Nature. 2001. - Vol.412. - P.805-808. I. 32. Zhao, J. High-efficiency optical emission, detection, and coupling using silicon diodes / J. Zhao,

30. M. A. Green, A. Wang // J. Appl. Phys. 2002. - Vol.92, №6. - P.2977-2979.

31. Trupke, T. Optical gain in materials with indirect transitions / T. Trupke, M.A. Green, P. Wurfel // J. Appl. Phys. 2003. - Vol.93, №11.- P.9058-9061.

32. An efficient room-temperature silicon-based light-emitting diode / Wai Lek Ng, M.A. Lour-enco, R.M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, K.P. Homewood // Nature. 2001. - Vol.410. - P. 192194.

33. Эффективный кремниевый светодиод с температурно-стабильными спектральными характеристиками / A.M. Емельянов, Н.А. Соболев, Т.М. Мельникова, S. Pizzini // ФТП. -2003. -Т.37, №6. С.756-761.

34. Stimulated emission in a nanostructured silicon pn junction diode using current injection / M.J. Chen, J.L. Yen, J.Y. Li, J.F. Chang, S.C. Tsai, C.S. Tsai // Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol.84, №12. -P.2163-2165.

35. Coffa, S. Transition from small interstitial clusters to extended {311} defects in ion-implanted Si / S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol.76, №3. - P.321-323.

36. Kveder, V. Recombination activity of contaminated dislocations in silicon: A model describing electron-beam-induced current contrast behavior / V. Kveder, M. Kittler, W. Schroter // Phys. Rev. B. 2001. - Vol.63. - P.l 15208.

37. Optical properties of oxygen precipitates and dislocations in silicon / S. Binetti, S. Pizzini, E. Leoni, R. Somaschini, A. Castaldini, A. Cavallini // J. Appl. Phys. 2002. - Vol.92, №5. - P.2437-2445.

38. Oxygen participation in the formation of the photoluminescence W center and the center's origin in ion-implanted silicon crystals / M. Nakamura, S. Nagai, Y. Aoki, H. Naramoto // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.72, №11. - P.1347-1349.

39. Luminescence from /?-FeSi2 precipitates in Si. II: Origin and nature of the photoluminescence / L. Martinelli, E. Grilli, D.B. Migas, L. Miglio, F. Marabelli, C. Soci, M. Geddo, M.G. Grimaldi, C. Spinella // Phys. Rev. B. 2002. - Vol.66. - P.085320.

40. Свойства самоорганизованных SiGe-наноструктур, полученных методом ионной имплантации / Ю.Н. Пархоменко, А.И. Белогорохов, Н.Н. Герасименко, А.В. Иржак, М.Г. Лисаченко // ФТП. 2004. - Т.38, №5. - С.593-597.

41. Wan, Q. Synthesis and optical properties of semiconducting beta-FeSi2 nanocrystals / Q. Wan, Т.Н. Wang, C.L. Lin // Appl. Phys. Lett. 2003. - Vol.82, №19. - P.3224-3226.

42. Desurvire, Е. Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Principles and Applications / E. Desurvire. -New York: Wiley, 1994.

43. Priolo, F. Excitation and nonradiative deexcitation processes of Er3+ in crystalline Si / F. Priolo, G. Franzo, A. Camera //Phys. Rev. B. 1998. - Vol.57, №8. -P.4443-4455.

44. Optical properties of a single type of optically active center in Si/Si:Er nanostructures / N.Q.

45. Vinh, H. Przybylinska, Z.F. Krasil'nik, T. Gregorkiewicz // Phys. Rev. B. 2004. - Vol.70. -P.l 15332.

46. Electroluminescence of erbium-doped silicon / J. Palm, F. Gan, B. Zheng, J. Michel, L.C. Ki-merling // Phys. Rev. B. 1996. - Vol.54, №24. - P. 17603-17615.

47. Cullis, A.G. The structural and luminescence properties of porous silicon / A.G. Cullis, L.T. Canham, P.D.J. Calcott // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol.82, №3. - P.909-965.

48. Bisi, O. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics / O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi // Surf. Sci. Rep. 2000. - Vol.38, №1-3. - P.l-126.

49. Dynamics of stimulated emission in silicon nanocrystals / L. Dal Negro, M. Cazzanelli, L. Pavesi, S. Ossicini, D. Pacifici, G. Franzo, F. Priolo, F. Iacona // Appl. Phys. Lett. 2003. - Vol.82, №26 - P.4636-4638.

50. Optical gain in Si/Si02 lattice: Experimental evidence with nanosecond pulses / L. Khria-chtchev, M. Rasanen, S. Novikov, J. Sinkkonen // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol.79, №9. -P.1249-1251.

51. Observation of laser oscillation in aggregates of ultrasmall silicon nanoparticles / M.H. Nayfeh, S. Rao, N. Barry, J. Therrien, G. Belomoin, A. Smith, S. Chaieb // Appl. Phys. Lett. 2002. -Vol.81, №1 -P.121-123.

52. Low-loss rib waveguides containing Si nanocrystals embedded in Si02 / P. Pellegrino, B. Gar-rido, C. Garcia, J. Arbiol, J.R. Morante, M. Melchiorri, N. Daldosso, L. Pavesi, E. Scheid, G. Sarra-bayrouse // J. Appl. Phys. 2005. - Vol.97. - P.074312.

53. Stimulated emission in the active planar optical waveguide made of silicon nanocrystals / K. Luterova, D. Navarro, M. Cazzanelli, T. Ostatnicky, J. Valenta, S. Cheylan, I. Pelant, L. Pavesi //ш Phys. Stat. Sol. C. 2005. - Vol.2, №9. - P.3429-3434.

54. Toshikiyo, K. Enhanced optical properties of Sii^Ge* alloy nanocrystals in a planar microcavity / K. Toshikiyo, M. Fujii, S. Hayashi // J. Appl. Phys. 2003. - Vol.93, №4. - P.2178-2181.

55. Design of a nanoscale silicon laser / S.L. Jaiswal, J.T. Simpson, S.P. Withrow, C.W. White, P.M. Norris // Appl. Phys. A. 2003. - Vol.77. - P.57-61.

56. Fujii, M. Excitation of intra-4/shell luminescence of Yb3+ by energy transfer from Si nanocrystals / M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.73, №21. - P.3108-3110.

57. Er3+ ions-Si nanocrystals interactions and their effects on the luminescence properties / G. Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Priolo, F. Iacona // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol.76, №16 -P.2167-2169.

58. Kik, P.G. Strong exciton-erbium coupling in Si nanocrystal-doped Si02 / P.G. Kik, M.L. Brongersma, A. Polman // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol.76, №17. - P.2325-2327.

59. Role of the energy transfer in the optical properties of undoped and Er-doped interacting Si nanocrystals / F. Priolo, G. Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Iacona, A. Irrera // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.89, №1. - P.264-272.

60. Qin, G. Theory of photoluminescence from Si02 films containing Si nanocrystals and Er ions /

61. G. Qin, G.G. Qin, S.H. Wang // J. Appl. Phys. 1999. - Vol.85, №9. - P.6738-6745.

62. Silicon nanocrystals and Er3+ ions in an optical microcavity / F. Iacona, G. Franzo, E.C. Moreira, F. Priolo // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.89, №12. - P.8354-8356.

63. Han, H.-S., Optical gain at 1.54 //m in erbium-doped silicon nanocluster sensitized waveguide /

64. H.-S. Han, S.-Y. Seo, J.H. Shin // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol.79, №27. - P.4568-4570.

65. Electroluminescence at 1.54 //m in Er-doped Si nanocluster-based devices / F. Iacona, D. , Pacifici, A. Irrera, M. Miritello, G. Franzo, F. Priolo, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica //

66. Appl. Phys. Lett. -2002. Vol.81, №17. -P.3242-3244.

67. A continuous-wave Raman silicon laser / H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, M. Paniccia // Nature. 2005. - Vol.433. - P.725-728.

68. De Blauwe, J. Nanocrystal nonvolatile memory devices / Jan De Blauwe // IEEE Trans. Nanotechnology. -2002. Vol.1., №1. - ?.12-11.

69. Грехов, И.В. Деградация туннельных МОП структур при высокой плотности тока / И.В. Грехов, А.Ф. Шулекин, М.И. Векслер // ФТП. 1998. - Т.32, №6 - С.743-747.

70. Volatile and nonvolatile memories in silicon with nano-crystal storage / S. Tiwari, F. Rana, K. Chan, H. Hanafi, C. Wei, D. Buchanan // IEEE Int. Electron Devices Meeting Tech. Dig. 1995. -P.521-524.

71. Silicon nanocrystal memory devices obtained by ultra-low-energy ion-beam synthesis / P. Dimi-trakis et al. // Solid-State Electronics. 2004. - Vol.48. - P.1511-1517.

72. Glazman, L.I. Single electron tunneling / L.I. Glazman // J. Low Temp. Phys. 2000. -Vol.118, №5/6.-P.247-269.

73. Kanemitsu, Y. Resonantly excited photoluminescence from porous silicon: Effects of surface oxidation on resonant luminescence spectra / Y. Kanemitsu, S. Okamoto // Phys. Rev. B. 1997.

74. Vol.56, №4.-P.R1696-R1699.

75. Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen / M.V. Wolkin, J. Jorne, P.M. Fauchet, G. Allan, C. Delerue // Phys. Rev. Lett. 1999. - Vol.82, №1. -P. 197-200.

76. Two-peak photoluminescence and light-emitting mechanism of porous silicon / S.L. Zhang, F.M. Huang, K.S. Ho, L. Jia, C.L. Yang, J.J. Li, T. Zhu, Y. Chen, S.M. Cai, A. Fujishima, Z.F. Liu // Phys. Rev. B. 1995. - Vol.51, №16. - P.l 1194-11197.

77. Visible photoluminescence from oxidized Si nanometer-sized spheres: Exciton confinement on a spherical shell / Y. Kanemitsu, T. Ogawa, K. Shiraishi, K. Takeda // Phys. Rev. B. 1993. -Vol.48, №7.-P.4883-4886.

78. Kanemitsu, Y. Luminescence properties of nanometer-sized Si crystallites: Core and surface states / Yoshihiko. Kanemitsu // Phys. Rev. B. 1994. - Vol.49, №23. - P.l6845-16848.

79. Kanemitsu, Y. Photoluminescence spectrum and dynamics in oxidized silicon nanocrystals: A nanoscopic disorder system / Yoshihiko Kanemitsu // Phys. Rev. B. 1996. - Vol.53, №20. -P.13515-13520.

80. Photoluminescence mechanism in surface-oxidized silicon nanocrystals / Y. Kanemitsu, S. Okamoto, M. Otobe, S. Oda // Phys. Rev. B. 1997. - Vol.55, №12. - P.R7375-R7378.

81. Size, shape, and composition of luminescent species in oxidized Si nanocrystals and H-4 passivated porous Si / S. Schuppler etal. //Phys. Rev. В. 1995.-Vol.52,№7.-P.4910-4925.

82. Quantum confinement effect in self-assembled, nanometer silicon dots / S.A. Ding, M. Ikeda, M. Fukuda, S. Miyazaki, M. Hirose // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.73, №26. -P.3881-3883.

83. Kamenev, B.V. Self-trapped excitons in silicon nanocrystals with sizes below 1.5 nm in Si/Si02 multilayers / B.V. Kamenev, A.G. Nassiopoulou // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.90, №11. - P.57355740.

84. Photoluminescence of size-separated silicon nanocrystals: Confirmation of quantum confinement / G. Ledoux, J. Gong, F. Huisken, O. Guillois, C. Reynaud // Appl. Phys. Lett. 2002. -Vol.80, №25. - P.4834-4836.

85. Changes in the electronic properties of Si nanocrystals as a function of particle size / T. van Buuren, L.N. Dinh, L.L. Chase, W.J. Siekhaus, L.J. Terminello // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol.80, №17. - P.3803-3806.

86. Photoluminescence of silicon nanoclusters with reduced size dispersion produced by laser ablation / L. Patrone, D. Nelson, V.I. Safarov, M. Sentis, W. Marine, S. Giorgio // J. Appl. Phys. -2000. Vol.87, №8. - P.3829-3837.

87. Кинетика экситонной фотолюминесценции в низкоразмерных структурах кремния / А.В. Саченко, Э.Б. Каганович, Э.Г. Манойлов, С.В. Свечников // ФТП. 2001. - Т.35, №12. -С.1445-1451.

88. Zhang, Q. Blue photoluminescence and local structure of Si nanostructures embedded in Si02 matrices / Q. Zhang, S.C. Bayliss, D.A. Hutt // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol.66, №15. - P.1977-1979.

89. Raman scattering from acoustic phonons confined in Si nanocrystals / M. Fujii, Y. Kanzawa, S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. 1996. - Vol.54, №12. - P.R8373-R8376.

90. Rinnert, H. Evidence of light-emitting amorphous silicon clusters confined in a silicon oxide matrix / H. Rinnert, M. Vergnat, A. Burneau // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.89, №1. - P.237-243.

91. Kim K. Visible light emissions and single-electron tunneling from silicon quantum dots embedded in Si-rich Si02 deposited in plasma phase / Keunjoo Kim // Phys. Rev. B. 1998. - Vol.57, №20. - P.13072-13076.

92. Takeoka, S. Size-dependent photoluminescence from surface-oxidized Si nanocrystals in a weak confinement regime / S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi // Phys. Rev. B. 2000. - Vol.62, №24. -P.16820-16825.

93. Role of the energy transfer in the optical properties of undoped and Er-doped interacting Si nanocrystals / F. Priolo, G. Franzo, D. Pacifici, V. Vinciguerra, F. Iacona, A. Irrera // J. Appl. Phys. 2001. - Vol.89, №1. - P.264-272.

94. Size-controlled highly luminescent silicon nanocrystals: A Si0/Si02 superlattice approach / M. Zacharias, J. Heitmann, R. Scholz, U. Kahler, M. Schmidt, J. Biasing // Appl. Phys. Lett. 2002. -Vol.80, №4.-P.661-663.

95. Si rings, Si clusters, and Si nanocrystals different states of ultrathin SiOx layers / L.X. Yi, J. Heitmann, R. Scholz, M. Zacharias // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol.81, №22. -P.661-663.

96. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures / G. Franzo, A. Irrera, E.C. Moreira, M. Miritello, F. Iacona, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P.G. Fallica, F. Priolo // Appl. Phys.

97. A. -2002.- Vol.74. -P.l-5.

98. Raman scattering and photoluminescence from Si nanoparticles in annealed SiO* thin films / D. Nesheva, C. Raptis, A. Perakis, I. Bineva, Z. Aneva, Z. Levi, S. Alexandrova, H. Hofmeister // J. Appl. Phys. 2002. - Vol.92, №8. - P.4678-4683.

99. Nature of visible luminescence and its excitation in Si-SiO* systems / L. Khomenkova, N. Kor-sunska, V. Yukhimchuk, B. Jumayev, T. Torchynska, A.V. Hernandez, A. Many, Y. Goldstein, E. Savir, J. Jedrzejewski //J. Lum. -2003. Vol. 102-103. -P.705-711.

100. Excitons in Si nanocrystals: Confinement and migration effects / J. Heitmann, F. Muller, L. Yi, M. Zacharias, D. Kovalev, F. Eichhorn // Phys. Rev. B. 2004. - Vol.69. - P. 195309.

101. Influence of light intensity on the photoluminescence of silicon nanostructures / D. Amans, O. Guillois, G. Ledoux, D. Porterat, C. Reynaud // J. Appl. Phys. 2002. - Vol.91, №8. - P.5334-5340.

102. Delerue, C. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon / C. Delerue, G. Allan, M. Lannoo // Phys. Rev. B. 1993. - Vol.48, №15. - P.l 1024-11036.

103. Photoluminescence in amorphous Si/Si02 superlattices fabricated by magnetron sputtering /

104. B.T. Sullivan, D.J. Lockwood, H.J. Labbe, Z.-H. Lu // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol.69, №21. -P.3149-3151.

105. Thermal crystallization of amorphous Si/Si02 superlattices / M. Zacharias, J. Biasing, P. Veit, L. Tsybeskov, K. Hirschman, P.M. Fauchet // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol.74, №18. - P.2614-2616.

106. Substrate-dependent crystallization and enhancement of visible photoluminescence in thermal annealing of Si/Si02 superlattices / L. Khriachtchev, O. Kilpela, S. Karirinne, J. Keranen, T. Le-pisto // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol.78, №3. - P.323-325.

107. Room temperature visible light emission from Si/SiC>2 multilayers: Roles of interface electronic states and silicon phase / C. Ternon, F. Gourbilleau, C. Dufour, J.L. Doualan, B. Garrido // J. Lum. 2002. - Vol.99. - P.361-364.

108. Nanoprecipitation in transparent matrices using an energetic ion beam / T. Mohanty, A. Prad-han, S. Gupta, D. Kanjilal // Nanotechnology. 2004. - Vol.15. - P.1620-1624.

109. Королев, Д.Н. Образование нановыделений при распаде пересыщенных твердых растворов в треках быстрых тяжелых ионов / Д.Н. Королев, А.Е. Волков // ЖТФ. 2004. - Т.74, №10. - С.64-68.

110. Afanas'ev, V.V. Photoionization of silicon particles in Si02 / V.V. Afanas'ev, A. Stesmans // Phys. Rev. B. 1999. - Vol.59, №3. - P.2025-2034.

111. Visible photoluminescence in Si+-mplanted silica glass / T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, N. Itoh // J. Appl. Phys. 1994. - Vol.75, №12. - P.7779-7783.

112. Characterization of Si nanocrystals grown by annealing Si02 films with uniform concentrations of implanted Si / S. Guha, S.B. Qadri, R.G. Musket, M.A. Wall, T. Shimizu-Iwayama // J. Appl. Phys. 2000. - Vol.88, №7. - P.3954-3961.

113. Optical properties of silicon nanoclusters fabricated by ion implantation / T. Shimizu-Iwayama, N. Kurumado, D.E. Hole, P.D. Townsend // J. Appl. Phys. 1998. - Vol.83, №11. -P.6018-6022.

114. Photoluminescent spectrum and dynamics of Si+-ion-implanted and thermally annealed Si02 glasses / Y. Kanemitsu, N. Shimizu, T. Komoda, P.L.F. Hemment, B.J. Sealy // Phys. Rev. B. -1996. Vol.54, №20. - P. 14329-14332.

115. Effects of hydrogen in the annealing environment on photoluminescence from Si nanoparticles in Si02 / S.P. Withrow, C.W. White, A. Meldrum, J.D. Budai, D.M. Hembree, Jr., J.C. Barbour // J. Appl. Phys. 1999. - Vol.86, №1. - P.396-401.

116. Cheylan, S. Effect of particle size on the photoluminescence from hydrogen passivated Si nanocrystals in Si02 / S. Cheylan, R.G. Elliman // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol.78, №13. -P.1912-1914.

117. Visible light emission from Si nanocrystals grown by ion implantation and subsequent annealing / S. Guha, M.D. Pace, D.N. Dunn, I.L. Singer // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol.70, №10. -P.1207-1209.

118. Sidebands in nontunable photoluminescence of Si+-implanted Si02 / H.E. Porteanu, E. Lif-shitz, Th. Dittrich, V. Petrova-Koch // Phys. Rev. B. 1999. - Vol.60, №23. - P. 15538-15541.

119. Optical and electron paramagnetic resonance study of light-emitting Si+ ion implanted silicon dioxide layers / M.Ya. Valakh, V.A. Yukhimchuk, V.Ya. Bratus', A.A. Konchits, P.L.F. Hemment, T. Komoda // J. Appl. Phys. 1999. - Vol.85, №1. - P. 168-173.

120. Self-trapped exciton recombination in silicon nanocrystals / A.Yu. Kobitski, K.S. Zhuravlev, H.P. Wagner, D.R.T. Zahn // Phys. Rev. B. 2001. - Vol.63. - P. 115423.

121. Red electroluminescence in Si+-implanted sol-gel-derived Si02 films / K. Luterova, I. Pelant, J. Valenta, J.-L. Rehspringer, D. Muller, J.J. Grob, J. Dian, B. Honerlage // Appl. Phys. Lett. -2000. Vol.77, № 19. - P.2952-2954.

122. Wang, Y.Q. The effect of implantation dose on the microstructure of silicon nanocrystals in Si02/Y.Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross //Nanotechnology. -2004. -Vol.15. -P. 1554-1560.

123. Ground and first excited states observed in silicon nanocrystals by photocurrent technique / J. De la Torre, A. Souifi, A. Poncet, G. Bremond, G. Guillot, B. Garrido, J.R. Morante // Sol.-St. Electr. 2005. - Vol.49, №7. - P.l 112-1117.

124. Лифшиц, И.М. О кинетике распада пересыщенных твердых растворов / И.М. Лифшиц, В.В. Слезов // ЖЭТФ. 1958. - Т.35, вып.2, №8. - Р.479-492.

125. Strobel, М. Three-dimensional domain growth on the size scale of the capillary length: Effective growth exponent and comparative atomistic and mean-field simulations / M. Strobel, K.-H. Heinig, W. Moller // Phys. Rev. B. 2001. - Vol.64. - P.245422.

126. Моделирование формирования нанопреципитатов в Si02, содержащем избыточный кремний / А.Ф. Лейер, Л.Н. Сафронов, Г.А. Качурин // ФТП. 1999. - Т.ЗЗ, №4. - С.389-394.

127. Muller, Т. Size and location control of Si nanocrystals at ion beam synthesis in thin Si02 films /Т. Muller, K.-H. Heinig, W. Moller//Appl. Phys. Lett.-2002.- Vol.81, №16.- P.3049-3051.

128. Бурдов, В.А. Зависимость ширины оптической щели кремниевых квантовых точек от их размера / В.А. Бурдов // ФТП. 2002. - Т.36, №10. - С. 1233-1236.

129. Takagahara, Т. Theory of quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect-gap materials / T. Takagahara, K. Takeda // Phys. Rev. B. 1992. - Vol.46, №23. - P. 1557815581.

130. Allan, G. Nature of luminescent surface states of semiconductor nanocrystallites / G. Allan, C. Delerue, M. Lannoo // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol.76, №16. -P.2961-2964.

131. Ogut, S. Quantum confinement and optical gaps in Si nanocrystals / S. Ogut, J.R. Chelikowsky, S.G. Louie // Phys. Rev. Lett. 1997. - Vol.79, №9. - P. 1770-1773.

132. Ranjan, V. The band gap in silicon nanocrystallites / V. Ranjan, M. Kapoor, V.A. Singh // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. - Vol.14. - P.6647-6655.

133. Delerue, C. Excitonic and quasiparticle gaps in Si nanocrystals / C. Delerue, M. Lannoo, G. Allan // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol.84, №11.- P.2457-2460.

134. Hybertsen, M.S. Absorption and emission of light in nanoscale silicon structures. M.S. Hybert-sen // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol.72, №10. - P. 1514-1517.

135. Breakdown of the k-Conservation Rule in Si Nanocrystals / D. Kovalev, H. Heckler, M. Ben-Chorin, G. Polisski, M. Schwartzkopff, F. Koch // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol.81, №13. -P.2803-2806.

136. Спектры фотолюминесценции нанокристаллов кремния / Э.Б. Каганович, Э.Г. Маной-лов, И.Р. Базылюк, С.В. Свечников // ФТП. 2003. - Т.37, №3. - С.353-357.

137. The effects of СеБз doping on the photoluminescence of Si nanocrystals embedded in a Si02 matrix / Ying-cui Fang, Zhi-qiang Xie, Le-jun Qi, Wei-qing Li, Zhuang-jian Zhang, Ming Lu // Nanotechnology. 2005. - Vol. 16. - P.769-774.

138. Mulloni, V. XPS and SIMS investigation on the role of nitrogen in Si nanocrystals formation / V. Mulloni, P. Bellutti, L. Vanzetti // Surf. Sci. 2005. - Vol.585, №3. - P. 137-143.

139. Visible light emission from thin films containing Si, O, N, and H / B.H. Augustine, E.A. Irene, Y.J. He, K.J. Price, L.E. McNeil, K.N. Christensen, D.M. Maher // J. Appl. Phys. 1995. - Vol.78, №6. - P.4020-4030.

140. Роль азота в формировании люминесцирующих кремниевых нанопреципитатов при отжиге слоев SiC>2, имплантированных ионами Si / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, К.С. Журавлев, М.-О. Ruault // ФТП. 2001. - Т.35, №10. - С. 1235-1239.

141. Implantation of Р ions in SiC>2 layers with embedded Si nanocrystals / G.A. Kachurin, S.G. Cherkova, V.A. Volodin, V.G. Kesler, A.K. Gutakovsky, A.G. Cherkov, A.V. Bublikov, D.I. Tetel-baum // Nucl. Instr. Meth. B. 2004. - Vol.222. - P.497-504.

142. Влияние имплантации ионов бора и последующих отжигов на свойства нанокристал-лов Si / Г.А. Качурин, С.Г. Черкова, В.А. Володин, Д.М. Марин, Д.И. Тетельбаум, Н. Becker // ФТП. 2006. - Т.40, №1. - С.75-81.

143. Fujii, М. Photoluminescence from B-doped Si nanocrystals / M. Fujii, S. Hayashi, K. Yama-moto // J. Appl. Phys. 1998. - Vol.83, №12. - P.7953-7957.

144. Improvement in photoluminescence efficiency of Si02 films containing Si nanocrystals by P doping: An electron spin resonance study / M. Fujii, A. Mimura, S. Hayashi, K. Yamamoto, C. Urakawa, H. Ohta// J. Appl. Phys. -2000. Vol.87, №4. - P. 1855-1857.

145. Photoluminescence and free-electron absorption in heavily phosphorus-doped Si nanocrystals /

146. A. Mimura, M. Fujii, S. Hayashi, D. Kovalev, F. Koch // Phys. Rev. B. 2000. - Vol.62, №19. -P.12625-12627.

147. Below bulk-band-gap photoluminescence at room temperature from heavily P- and B-doped Si nanocrystals / M. Fujii, K. Toshikiyo, Y. Takase, Y. Yamaguchi, S. Hayashi // J. Appl. Phys. -2003. Vol.94, №3. - P.1990-1995.

148. Влияние имплантации ионов P на фотолюминесценцию нанокристаллов Si в слоях Si02 / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, Д.И. Тетельбаум, А.Н. Михайлов // ФТП. 2003. - Т.37, №6. -С.738-742.

149. Reordering of amorphous layers of Si implanted with 31P, 75As, and nB ions / L. Csepregi, E.F. Kennedy, T.J. Gallagher, J.W. Mayer, T.W. Sigmon // J. Appl. Phys. 1977. - Vol.48, №10. -P.4234-4240.

150. Тетельбаум, Д.И. К эффекту больших доз при ионной имплантации кремния / Д.И. Тетельбаум, А.И. Герасимов // ФТП. 2004. - Т.38, №11. - С.1301-1303.

151. Численное моделирование собственных дефектов в SiC>2 и Si3N4 / В.А. Гриценко, Ю.Н. Новиков, А.В. Шапошников, Ю.Н. Мороков // ФТП. 2001. - Т.35, №9. - С.1041-1049.

152. Correlation of the 5.0- and 7.6-eV absorption bands in Si02 with oxygen vacancy / R. Toh-mon, H. Mizuno, Y. Ohki, K. Sasagane, K. Nagasawa, Y. Hama // Phys. Rev. B. 1989. - Vol.39, №2. - P.1337-1345.

153. Skuja, L. Isoelectronic series of twofold coordinated Si, Ge, and Sn atoms in glassy SiCh: a luminescence study / Linards Skuja // J. Non-Cryst. Sol. 1992. - Vol.149, №1-2. - P.77-95.

154. Sulimov, V.B. Cluster modeling of the neutral oxygen vacancy in pure silicon dioxide / V.B. Sulimov, V.O. Sokolov // J. Non-Cryst. Sol. 1995. - Vol.191, №3. - P.260-280.

155. Photoluminescence from defect centers in high-purity silica glasses observed under 7.9-eV excitation / H. Nishikawa, T. Shiroyama, R. Nakamura, Y. Ohki, K. Nagasawa, Y. Hama // Phys. Rev.

156. B. 1992. - Vol.45, №2. - P.586-591.

157. Meinardi, F. Native and radiation-induced photoluminescent defects in Si02: Role of impurities / F. Meinardi, A. Paleari // Phys. Rev. B. 1998. - Vol.58, №7. - P.3511-3514.

158. Gallagher, M. Spectroscopy of defects in germanium-doped silica glass / M. Gallagher, U. Os-terberg// J. Appl. Phys. 1993. - Vol.74, №4. -P.2771-2778.

159. Photoluminescence study of defects in Si ion implanted thermal Si02 films / J.-Y. Zhang, X.-M. Bao, N.-S. Li, H.-Z. Song // J. Appl. Phys. 1998. - Vol.83, №7. - P.3609-3613.

160. Коротковолновая фотолюминесценция слоев Si02, имплантированных большими дозами ионов Si+, Ge+ и Аг+ / Г.А. Качурин, JI. Реболе, В. Скорупа, Р.А. Янков, И.Е. Тысченко, X. Фрёб, Т. Бёме, К. Лео // ФТП. 1998. - Т.32, №4. - С.439-444.

161. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации, сродства к электрону / В.И. Веденеев и др. -М.: АН СССР, 1962.

162. Simmons, K.D. Red photoluminescence and optical absorption in hydrogen-treated Ge02-Si02 sol-gel-derived planar waveguides / K.D. Simmons, B.G. Potter, Jr., G.I. Stegeman // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol.64, №19. - P.2537-2539.x

163. Bakos, T. Optically active defects in Si02: The nonbridging oxygen center and the interstitial OH molecule / T. Bakos, S.N. Rashkeev, S.T. Pantelides // Phys. Rev. B. 2004. - Vol.70. -P.075203.

164. Defect-related infrared photoluminescence in Ge+-implanted Si02 films / X.L. Wu, T. Gao,

165. G.G. Siu, S. Tong, X.M. Bao // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol.74, №17. - P.2420-2422.

166. The origin of visible photoluminescence from silicon oxide thin films prepared by dual-plasma chemical vapor deposition / M. Zhu, Y. Han, R.B. Wehrspohn, C. Godet, A. Etemadi, D. Ballutaud // J. Appl. Phys. 1998. - Vol.83, №10. - P.5386-5393.

167. Characteristics of 5-eV absorption band in sputter deposited Ge02-Si02 thin glass films / J. Nishii, H. Yamanaka, H. Hosono, H. Kawazoe // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol.64, №3. - P.282-284.

168. Photochemical reactions in Ge02-Si02 glasses induced by ultraviolet irradiation: Comparison between Hg lamp and excimer laser / J. Nishii, K. Fukumi, H. Yamanaka, K. Kawamura, H. Hosono, H. Kawazoe // Phys. Rev. B. 1995. - Vol.52, №3. - P.1661-1665.

169. Hosono, II. Preferred concentration enhancement of photobleachable defects responsible for 5eV optical absorption band in Si02:Ge02 glass preform by heating in a H2 atmosphere / H. Hosono,

170. H. Kawazoe, K. Muta // Appl. Phys. Lett. 1993. - Vol.63, №4. - P.479-481.

171. High temperature proton implantation induced photosensitivity of Ge-doped Si02 planar waveguides / P.J. Hughes, A.P. Knights, B.L. Weiss, S. Kuna, P.G. Coleman, S. Ojha // Appl. Phys.1.tt. 1999. - Vol.74, №22. - P.3311-3313.

172. Nanometer-scale heterogeneity in Si02-Ge02 glass preforms and fibers prepared by vapor phase axial deposition method / H. Hosono, K. Kawamura, H. Kawazoe, J. Nishii // J. Appl. Phys. -1996. Vol.80, №5. - P.3115-3117.

173. Paine, D.C. Nanocrystalline germanium synthesis from hydrothermally oxidized Sii.,Ge, alloys / D.C. Paine, C. Caragianis, Y. Shigesato // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol.60, №23. - P.2886-2888.

174. Visible photoluminescence from nanocrystalline Ge formed by H2 reduction of Sio.6Geo.402 / D.C. Paine, C. Caragianis, T.Y. Kim, Y. Shigesato, T. Ishahara // Appl. Phys. Lett. 1993. -Vol.62, №22. - P.2842-2844.

175. Nogami, M. Sol-gel method for synthesizing visible photoluminescent nanosized Ge-crystal-doped silica glasses / M. Nogami, Y. Abe // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol.65, №20. - P.2545-2547.

176. Fujii, M. Raman scattering from quantum dots of Ge embedded in Si02 thin films / M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. 1990. - Vol.57, №25. - P.2692-2694.

177. On the origin of visible photoluminescence in nanometer-size Ge crystallites / Y. Kanemitsu, H. Uto, Y. Masumoto, Y. Maeda // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol.61, №18. - P.2187-2189.

178. Maeda, Y. Visible photoluminescence from nanocrystallite Ge embedded in a glassy Si02 ma* trix: Evidence in support of the quantum-confinement mechanism / Y. Maeda // Phys. Rev. B.1995.-Vol.51, №3.-P.1658-1670.

179. Ge-Si02 thin films / Lanping Yue, Yizhen He // J. Appl. Phys. 1997. - Vol.81, №6. - P.2910-2912.

180. Size-dependent near-infrared photoluminescence from Ge nanocrystals embedded in Si02 matrices / S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. 1998. - Vol.58, №12. -P.7921-7925.

181. Dutta, A.K. Visible photoluminescence from Ge nanocrystal embedded into a Si02 matrix fabricated by atmospheric pressure che mical vapor deposition / A.K. Dutta // Appl. Phys. Lett. 1996. -Vol.68,№9.-P.1189-1191.

182. Zacharias, M. Blue luminescence in films containing Ge and Ge02 nanocrystals: The role of defects /М. Zacharias, P.M. Fauchet // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol.71, №3. - P.380-382.

183. A comparative study of Ge nanocrystals in Si^Ge^Oz alloys and SiO^/GeO^ multilayers / M. Zacharias, R. Weigand, B. Dietrich, F. Stolze, J. Biasing, P. Veit, T. Drusedau, J. Christen // J. Appl. Phys. 1997. - Vol.81, №5. - P.2384-2390.

184. Growth of Ge, Si, and SiGe nanocrystals in Si02 matrices / J.G. Zhu, C.W. White, J.D. Budai, S.P. Withrow, Y. Chen // J. Appl. Phys. 1995. - Vol.78, №7. - P.4386-4389.

185. Blue and red photoluminescence from Ge+ implanted Si02 films and its multiple mechanism / J.-Y. Zhang, X.-M. Bao, Y.-H. Ye, X.-L. Tan // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol.73, №13. - P.17901792.

186. Effect of density of Ge nanocrystals on violet—blue photoluminescence of Ge+-implanted Si02 film / J.-Y. Zhang, Y.-H. Ye, X.-L. Tan, X.-M. Bao // J. Appl. Phys. 1999. - Vol.86, №11.-P.6139-6142.

187. Формирование центров фотолюминесценции при отжиге слоев Si02, имплантированных У ионами Ge / Г.А. Качурин, JT. Реболе, И.Е. Тысченко, В.А. Володин, М. Фёльсков, В. Скорупа, X. Фрёб // ФТП. 2000. - Т.34, №1. - С.23-27.

188. An electron microscopy study of the growth of Ge nanoparticles in Si02 / C. Bonafos, B. Gar-rido, M. Lopez, A. Perez-Rodriguez, J.R. Morante, Y. Kihn, G. Ben Assayag, A. Claverie // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol.76, №26. - P.3962-3964.

189. Photoluminescence from Sii.xGex alloy nanocrystals / S. Takeoka, K. Toshikiyo, M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. 2000. - Vol.61, №23. - P.l5988-15992.

190. Breakdown of the ^-conservation rule in Sii^Ge* alloy nanocrystals: Resonant photoluminescence study / M. Fujii, D. Kovalev, J. Diener, F. Koch, S. Takeoka, S. Hayashi // J. Appl. Phys. -2000. Vol.88, №10. - P.5772-5776.

191. Electron spin resonance study of defects in Sii^Ge* alloy nanocrystals embedded in Si02 matrices: Mechanism of luminescence quenching / K. Toshikiyo, M. Tokunaga, S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi // J. Appl. Phys: 2001. - Vol.89, №9. - P.4917-4920.

192. Raman scattering and x-ray absorption studies of Ge-Si nanocrystallization / A. Kolobov, H. Oyanagi, N. Usami, S. Tokumitsu, T. Hattori, S. Yamasaki, K. Tanaka, S. Ohtake, Y. Shiraki // Appl. Phys. Lett. 2002. - Vol.80, №3. - P.488-490.

193. Visible photoluminescence of co-sputtered Ge-Si duplex nanocrystals / Z.W. Xu, A.H.W. Ngan, W.Y. Hua, X.K. Meng // Appl. Phys. A. 2005. - Vol.81, №3. - P.459-463.

194. C.W. White, J.D. Budai, S.P. Withrow, S.J. Pennycook, D.M. Hembree, D.S. Zhou, T. Vo-Dinh, R.H. Magruder // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1994. - Vol.316. - P.487.

195. Evans, B.D. Optical properties of the F^-center in crystalline AI2O3 / B.D. Evans, M. Stapel-broek // Phys. Rev. B. 1978. - Vol.18, №12. - P.7089-7098.

196. Evans, B.D. Optical properties of lattice defects in (X-AI2O3 / B.D. Evans, G.J. Pogatshnik, Y.

197. Chen //Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. В. 1994.-Vol.91.-P.258-262.

198. Draeger, B.G. Defects in unirradiated а-А120з / B.G. Draeger, G.P. Summers // Phys. Rev. B. 1979. - Vol.19, №2. - P.l 172-1177.

199. F* and F centers in а-А120з by electron-induced x-ray emission spectroscopy and cathodolu-minescence / P. Jonnard, C. Bonnelle, G. Blaise, G. Remond, C. Roques-Carmes // J. Appl. Phys.2000. Vol.88, №11.- P.6413-6417.

200. Influence of gamma-irradiation sterilization on the structural defects of sapphire single crystals ((X-AI2O3) / J.C. Dubois, C. Jardin, P. Exbrayat, M. Lissac, D. Treheux // Bio-Med. Mat. Eng. —2001.-Vol.11.-P.265-273.

201. Luminescence studies of Ti-doped AI2O3 using vacuum ultraviolet synchrotron radiation / V.B. Mikhailik, H. Kraus, D. Wahl, M.S. Mykhaylyk // Appl. Phys. Lett. 2005. - Vol.86. - P. 101909.

202. Radiation-induced conductivity of AI2O3: Experiment and theory / R.W. Klaffky, B.H. Rose, A.N. Goland, G.J. Dienes // Phys. Rev. B. 1980. - Vol.21, №8. - P.3610-3634.

203. Changes in the properties of polycrystalline corundum during bombardment by intermediate-energy hydrogen and helium ions / S.I. Anisimov, O.N. Gorshkov, V.K. Vasil'ev // Sov. Phys. Tech. Phys. 1981. - Vol.26, №3. - P.374-377.

204. Kiick, S. Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solid-state lasers / S. 1 Kiick // Appl. Phys. B.-2001.- Vol.72. P.515-562.

205. Ultraviolet laser excited luminescence of Ti-sapphire / L.E. Bausa, I. Vergara, F. Jaque, J. Garcia Sole // J. Phys.: Condens. Matter. 1990. - Vol.2. - P.9919-9925.

206. Meldrum, A. Nanocomposites formed by ion implantation: Recent developments and future opportunities / A. Meldrum, L.A. Boatner, C.W. White // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. 2001.• Vol.178.-P.7-16.

207. Origin of luminescence from Si'-implanted (1102) AI2O3 / C.J. Park, Y.H. Kwon, Y.H. Lee, T.W. Kang, H.Y. Cho, S. Kim, S.-H. Choi, R.G. Elliman // Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol.84, №14. - P.2667-2669.

208. Structural and electrical characteristics of Ge nanoclusters embedded in AI2O3 gate dielectric / Q. Wan, C.L. Lin, W.L. Liu, Т.Н. Wang// Appl. Phys. Lett.-2003.-Vol.82, №26.-P.4708-4710.

209. Ансельм, А.И. Введение в теорию полупроводников / А.И. Ансельм. М.: Наука, 1978. -616 с.-ISBN 10238.

210. Копылов, А.А. «Двухгорбовая» структура и параметры ЛГ-минимума в зоне проводимости полупроводников III-V групп / А.А. Копылов // ФТП. 1982. - Т. 16, №12. - С.2141-2144.

211. Бурдов, В.А. Электронные и дырочные спектры кремниевых квантовых точек / В.А. Бурдов // ЖЭТФ. 2002. - Т. 121, №2. - С.480-488.

212. Н.Н. Герасименко. «Способ ионного внедрения в кристаллические подложки» Авторское свидетельство СССР № 906304, приоритет от 02.10.1980.

213. Действие облучения и последующего отжига на нанокристаллы Si, сформированные в слоях Si02 / Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, М.-О. Ruault, А.К. Гутаковский, К.С. Журавлев, О. Kaitasov, Н. Bernas // ФТП. 2000. - Т.34, №8. - С. 1004-1009.

214. Синхротронные исследования особенностей электронно-энергетического спектра кремниевых наноструктур / Э.П. Домашевская и др. // ФТТ. 2004. - Т.46, №2. - С.335-340.

215. Blue luminescence from Si+-implanted SiC>2 films thermally grown on crystalline silicon / L.-S. Liao, X.-M. Bao, X.-Q. Zheng, N.-S. Li, N.-B. Min // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol.68, №6. -P.850-852.

216. The nitrogen as the doping impurity in silicon and germanium / P.V. Pavlov, E.I. Zorin, D.I. Tetelbaum, A.F. Khokhlov// Phys. Stat. Sol. A. 1976. - Vol.35, №11. - P.l 1-36.

217. Short-wavelength photoluminescence from silicon and nitrogen coimplanted Si02 films / J. Zhao, D.S. Mao, Z.X. Lin, X.Z. Ding, B.Y. Jiang, Y.H. Yu, X.H. Liu, G.Q. Yang // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol.74, №10. - P. 1403-1405.

218. Lannoo, M. Theory of radiative and nonradiative transitions for semiconductor nanocrystals / M. Lannoo, C. Delerue, G. Allan // J. Lum. 1996. - Vol.70, №1-6. - P. 170-184.

219. Ultraviolet-radiation-induced chemical reactions through one- and two-photon absorption processes in Ge02-Si02 glasses / J. Nishii, N. Kitamura, H. Yamanaka, H. Hosono, H. Kawazoe // Opt. Lett. 1995. - Vol.20, № 10. - P. 1184-1186.

220. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

221. D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, D.G. Revin, D.M. Gaponova // Surface and Coatings Technology. -2002. Vol. 158-159. -P.717-719.

222. A6. The properties of the phosphorus- and boron-doped Si02:Si nanostructures / D.I. Tetelbaum,

223. A 12. Влияние легирования азотом и бором на фотолюминесценцию ионно-сиитезировагшых слоев Si02.'nc-Si / Д.И. Тетельбаум, О.Н. Горшков, А.Н. Михайлов, С.В. Морозов, А.И. Ковалев // Труды 16-й Международной конференции

224. Взаимодействие ионов с поверхностью» (ВИП 2003), Звенигород, Россия, 25-29 авг.,2003. Т.2. — С.63-65.

225. А 13. Влияние ионной имплантации Р+, В+ и N* на люминесцентные свойства системы SiC>2:nc-Si / Д.И. Тетельбаум, О.Н. Горшков, В.А. Бурдов, С.А. Трушин, А.Н. Михайлов, Д.М. Гапонова, С.В. Морозов, А.И. Ковалев // ФТТ. 2004. - Т.46, №1.

226. D.I. Tetel'baum, D.V. Marin, A.F. Leer, A.K. Gutakovski, A.G. Cherkov, A.N. Mikhaylov // Semiconductors. 2005. - Vol.39, №5. - P.552-556.

227. C.217-220. ISBN 5-7035-1561-0.

228. D.G. Revin, D.M. Gaponova, D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov // Abstracts of 12th International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams, Marburg, Germany, Sept. 9-14, 2001. P.808

229. А31. The influence of annealing temperature and doping on the red/near-infrared luminescence of ion implanted Si02:nc-Si / D.I. Tetelbaum, V.A. Burdov, S.A. Trushin, A.N. Mikhailov,

230. D.G. Revin, D.M. Gaponova // Abstracts of MRS 2001 Fall Meeting, Boston, USA, Nov. 26-30, 2001. — P.164-165.

231. D.I. Tetelbaum, E.S. Demidov, V.A. Burdov, A.N. Mikhaylov, S.A. Trushin, A.I. Kovalev,

232. D.L. Wainstein, D.M. Gaponova // Abstracts of IV International symposium (ION 2002), Kazimierz Dolny, Poland, Jun. 10-13,2002. -P.124.

233. А64. Влияние легирования донорными и акцепторными примесями на люминесценцию ионно-синтезированных нанокристаллов Si в Si02 / А.Н. Михайлов, Д.И. Тетельбаум,

234. А.И. Белов, Д.А. Камбаров // Тезисы 3-й Международной научной конференции «Фундаментальные проблемы физики», Казань, Россия, 13-18 июн., 2005. С.156.

235. A68. Influence of ion doping with donor and acceptor impurities on photoluminescence of defects and Si nanocrystals in Si02 films / Abstracts of MRS 2005 Fall Meeting, Boston, USA, 28 Nov. 2 Dec., 2005. - 0014.10. - P.995.