Хацевич І. М. Фізичні властивості світловипромінюючих структур з кремнієвими нанокластерами, отриманих методом іонно-стимульованого синтезу

Дисертація присвячена дослідженню фізичних властивостей світловипромінюючих структур з кремнієвими нанокластерами в діелектричній матриці, синтезованих методами плазмохімічного осадження, термічного випаровування та іонної імплантації і впливу іонно-променевої і термічної модифікації на властивості таких структур. У роботі досліджено світловипромінювальні властивості структур з Si-нк в матриці SiO2 і показано, що ФЛ властивості таких структур залежать від методу синтезу плівки SiOX. Вперше вивчено вплив домішок алюмінію і титану на світловипромінюючі властивості структур з Si-нк в оксидній матриці. Встановлено, що введення атомів алюмінію підвищує інтенсивність ФЛ таких структур за рахунок збільшення концентрації надлишкового кремнію та пасивації обірваних зв'язків. Запропоновано фізичну модель впливу азоту на формування та випромінювальну рекомбінацію у структурах з Si-нк, яка полягає у стабілізації розмірів і концентрації нанокластерів кремнію та модифікації границь поділу нанокластер/матриця за рахунок пасивації центрів безвипромінювальної рекомбінації та створення додаткових центрів випромінювальної рекомбінації. Для формування структур з Si-нк в матриці SiO2 застосовано новий метод акустостимульованого іонно-променевого синтезу. Показано, що in-situ УЗ обробка зразка в процесі іонної імплантації дає можливість сформувати масив нанокластерів із різкими границями поділу Si-нк/матриця. Експериментально підтверджено домінуючу роль механізму випромінювальної рекомбінації через локалізовані електронні стани на границі розділу Si-нк/SiO2 для смуги ФЛ у червоній та ближні ІЧ області спектра. Показано, що низькотемпературний відпал структур з Si-нк у суміші азоту і кисню при температурі 450 С підвищує інтенсивність ФЛ. Запропоновано фізичний механізм даного ефекту, який полягає у реконструкції границі розділу Si-нк/матриця та формуванні енергетичних станів, що беруть участь у випромінювальній рекомбінації нерівноважних носіїв заряду.