Zinc oxide nanocluster formation by low energy ion implantation

Abstract

Variable size nanocluster embedded in silicon substrate were obtained by low energy implantation methods. We used optical spectroscopy to measure the optical properties of the implanted samples. The implantation parameters like the ions energy, dose and sputtering rate were calculated with SRIM [13]. Most of the implanted Zn ions (83%) clustered and oxidized during the implantation process, with the remaining 17% being oxidized during annealing in air.

Формирование преципитатов в Si, имплантированном ионами -=SUP=-64-=/SUP=-Zn-=SUP=-+-=/SUP=- и -=SUP=-16-=/SUP=-O-=SUP=-+-=/SUP=-

“…Поскольку Si широко используется в микроэлектронике, наночастицы Zn и ZnO в кремниевой подложке имеют важное значе-ние, так как устройство обработки сигнала может быть сформировано на одном кристалле с источником самого сигнала. Известно несколько попыток сформировать наночастицы Zn и ZnO в кремнии с помощью ионной имплантации и термического окисления [8][9][10]. Здесь мы приводим результаты формирования НЧ в матрице Si, имплантированной ионами 64 Zn + и 16 O + .…”

Исследование Кремния, Легированного Ионами Цинка И Отожженного В Кислороде

“…Температурная обработка используется не только для отжига радиационных дефектов, но и для зарождения и роста металлических НЧ [2]. Поэтому исследования подложек, имплантированных примесями металлов, в частности, цинком, становятся очень важ-ными и проводятся достаточно интенсивно [3][4][5].…”

“…Температурная обработка используется не только для отжига радиационных дефектов, но и для зарождения и роста металлических НЧ [2]. Поэтому исследования подложек, имплантированных примесями металлов, в частности, цинком, становятся очень важ-ными и проводятся достаточно интенсивно [3][4][5].Среди таких материалов матрицы с НЧ из ZnО играют особую роль, поскольку окись цинка является прямозонным материалом с шириной запрещенной зоны 3.37 эВ и имеет большую энергию связи электрона и дырки в экситоне 60 мэВ, которая позволяет получать УФ излучение с длиной волны λ = 370 нм при тем-пературе до 450• С. Поэтому матрицы с НЧ из ZnO могут найти широкое применение в таких современ-ных оптоэлектронных устройствах, как светодиоды и УФ лазеры [6]. Также перспективно их применение в солнечных элементах на основе сенсибилизированных НЧ из ZnO в кремниевой матрице и других мат-рицах могут быть сформированы термообработкой в нейтрально-окислительной среде подложек, содержащих металлический Zn.…”

Structure of Si near-surface layer after 64Zn+ ion implantation at elevated temperature

“…The lat ter can be obtained by doping the Si substrate with Zn ions and by subsequent annealing [7][8][9][10]. The Zn concentrations in Si obtained in this case can be much larger than their equilibrium solubility in Si, which is 6 × 10 16 cm -3 [11] at a diffusion temperature of 1250°C.…”