No abstract

Аннотация. Методом преобразования расходуемого 2D-слоя Mg 2 Si в затравочный слой Ca 2 Si были впервые сформированы нанокристаллические пленки Ca 2 Si на Al 2 O 3 (0001) с предварительным формированием аморфного 2D-слоя Si. Установлено, что затравочный слой Ca 2 Si на сапфировой подложке позволяет выращивать ориентированные пленки Ca 2 Si методом молекулярно-лучевой эпитаксии при температуре 250 о С, для которых наблюдается одно эпитаксиальное соотношение: Ca 2 Si(211)/Al 2 O 3 (0001). Исследования оптических свойств и параметров зонной структуры Ca 2 Si на сапфире выявили природу прямого фундаментального перехода с энергией 0.88±0.01 эВ. Установлено, что в зонной структуре Ca 2 Si наблюдаются четыре прямых межзонных перехода: 0.88, 1.16, 1.49 и 1.61 эВ с увеличивающейся силой осциллятора. При энергиях фотонов от 0.78 эВ до 0.88 эВ основной вклад в поглощение вносит хвост Урбаха на дефектах в нанокристаллах Ca 2 Si. Поглощение на межзеренных границах наблюдается при энергиях фотонов от 0.6 эВ до 0.78 эВ, а на свободных носителях -при энергиях менее 0.6 эВ. Полученные результаты важны для оптоэлектроники в ИК области спектра. Ключевые слова: 2D Mg 2 Si, сапфир, шаблон, пленки Ca 2 Si, кристальная структура, оптические функции, фундаментальный прямой переход.

Thin (45-50 nm) non-doped and doped (by Sb and Al) polycrystalline Mg stannide films consisting mainly of Mg 2 Sn semiconductor phase and containing small quantity of Mg 2 Si phase have been grown by multiple layer deposition at room temperature and single step annealing at 150 °C of the (Sn-Mg) bi-layers on Si(111) n-type wafers with 7.5 Ω&cm resistivity. Optical spectroscopy data have shown that the grown Mg stannide films is a semiconductor with direct band gap of 0.17 + 0.03 eV, with second and third direct interband transitions at 0.34 + 0.02 and 0.45 + 0.04 eV. An undispersed refraction index: n 0 = 3.78 + 0.06 was calculated from phonon energy dependence of the refraction index of the grown films in the 0.12-0.20 eV energy range. Temperatures dependent Hall effect measurements have revealed about 0.28 eV electrical band gap value in the films.

Аннотация. Промоделировано сопряжение кристаллических решеток двумерных слоев Mg 2 Si с атомарно-чистыми поверхностями Si(001)2×1 и Si(110)"16×2". Толстые пленки выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) через формирование затравочных слоев Ca 2 Si. Показано, что для подложки Si(001) при температуре Т=300 о C при соотношении скоростей Ca к Si равном 4.7 в пленке толщиной 140 нм сформированы три различных силицида: Ca 2 Si, CaSi и hR3-CaSi 2 со сравнимыми вкладами. При уменьшении температуры МЛЭ роста до 250 о С и соотношении скоростей осаждения Ca и Si равном 8.4 на Si(110) формируется поликристаллическая пленка Ca 2 Si с минимальным вкладом от CaSi. Методом жертвенно-затравочного слоя и при МЛЭ росте при температуре 250 о С и разном соотношении скоростей осаждения Ca и Si (4.0 -20.0) на подложках Si(111) выращены поликристаллические и эпитаксиальная пленки Ca 2 Si с толщинами от 22 нм до 114 нм. Минимальное соотношение скоростей осаждения обеспечивает однофазный рост с эпитаксиальным соотношением Ca 2 Si(100)/Si(111), при увеличении оного от 7.3 растут поликристаллические пленки с тремя ориентациями: Ca 2 Si(100), Ca 2 Si(110) и Ca 2 Si(111) на Si(111). Установлено, что в пленках Ca 2 Si независимо от их структуры фундаментальный переход маскируется краем Урбаха в диапазоне энергий фотонов 0.78 -1.0 эВ и далее идентифицируется второй прямой межзонный переход, E 2d =(1.095±0.1) эВ.Ключевые слова: 2D Mg 2 Si, кремний, соотношение скоростей осаждения, пленки Ca 2 Si, кристаллическая структура, оптические функции, прямой межзонный переход, край Урбаха.

In this paper we introduce three technological ways how to increase an absorption coefficient of hydrogenated silicon/Si:H/ thin films and diode structures on the base of Si:H. The first one is reactive deposition epitaxy (RDE), which permit to form silicide nanoparticles of different elements /Fe, Cr, Ca, Mg/ with semiconducting properties and convenient band gap. Two more simple techniques have been also tested for the creation of magnesium silicide nanoparticles (Mg2Si‐NPs): a reactive laser ablation (RLA) and the combination of Mg vacuum evaporation and Plasma‐Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD). The formation of Mg2Si‐NPs, its structures and the changes of optical absorption for samples grown by three methods have been proved by the Raman and optical spectroscopies. (© 2013 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)