The photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL) properties of Ge-implanted SiO2 layers thermally grown on a Si substrate were investigated and compared to those of Si-implanted SiO2 films. The PL spectra from Ge-implanted SiO2 were recorded as a function of annealing temperature. It was found that the blue-violet PL from Ge-rich oxide layers reaches a maximum after annealing at 500 °C for 30 min, and is substantially more intense than the PL emission from Si-implanted oxides. The neutral oxygen vacancy is believed to be responsible for the observed luminescence. The EL spectrum from the Ge-implanted oxide after annealing at 1000 °C correlates very well with the PL one, and shows a linear dependence on the injected current. The EL emission was strong enough to be readily seen with the naked eye and the EL efficiency was assessed to be about 5×10−4.

Experiments are reported which explore the possibility of using low-temperature, multiple-energy Si+ ion implantation into thin SiO2 films on Si and subsequent short-time thermal processing to form silicon nanostructures capable of yielding a high-intensity emission in the short-wavelength part of the visible spectrum. A room-temperature short-wavelength PL band of high intensity was found after double implantation with energies of 200 and 100 keV at a temperature of −20 °C to a total dose of 4.8×10 16 cm−2 (atomic concentration about 2×1021 cm−3) and subsequent furnace annealing at 400 °C for 0.5 h in forming gas or by flash lamp annealing at 1050 °C for 20 ms.

No abstract

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова», 630390, Новосибирск, Россия Аннотация. Как известно увеличение эффективности кремниевых солнечных элементов является одной из важнейших задач в современной индустрии альтернативной энергетики. Оптимизация антиотражающего и пассивирующего слоя является наиболее экономичным способом увеличения КПД. В данной работе исследовано влияние предварительной очистки на пассивирующие свойства пленок диоксида кремния (SiO 2 ), выращенных методом быстрого термического отжига (RTP) при температурах отжига 900 и 950 °С в атмосфере сухого кислорода. Выращивание тонких пленок SiO 2 на поверхности монокристаллических пластин кремния осуществлено в камере французской установки быстрого термического отжига AS-ONE 150. Измерения бесконтактным СВЧ-методом времени жизни неосновных носителей заряда показали, что наилучшая пассивация образцов достигается при применении предварительной трехэтапной химической очистки (RCA) поверхности пластин кремния n-типа. Методом ИК-спектроскопии формирование слоя SiO 2 подтверждается наличием интенсивного максимума при 1071 см -1 , что было отнесено к валентным колебаниям типа «растяжениесжатие». Результаты расчетов оптических констант полученных пленок SiO 2 с использованием спектров отражения и программного обеспечения SCOUT показывают наличие слоя диоксида кремния, у которого показатель преломления и коэффициент экстинкции близки к эталонным.

We have studied the influence of the hydrostatic pressure during annealing on the intensity of the visible photoluminescence (PL) from thermally grown SiO2 films irradiated with Si+ ions using double-energy implants at 100 and 200 keV and ion doses ranging from 1.2×1016 to 6.3×1016 cm−2. Postimplantation anneals have been carried out in an Ar ambient at temperatures Ta of 400 and 450 °C for 10 h at both atmospheric pressure and hydrostatic pressures of 0.1, 10, 12, and 15 kbar. It has been found that the intensity of the ultraviolet (∼360 nm), blue (∼460 nm), and red (∼600 nm) PL emission bands increases with raising hydrostatic pressure whereby the PL peaks retain their wavelength positions. The results obtained have been interpreted in terms of enhanced, pressure-mediated formation of ≡Si–Si≡ centers and small Si clusters within metastable regions of the ion-implanted SiO2.