Własności linii w w MCz-Si i FZ-Si naświetlanym neutronami

• Autorzy: Surma B. , Wnuk A.

Warianty tytułu

EN

Optical properties of W line for neutron irradiated MCz-Si and FZ-Si

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano własności luminescencyjne linii W w MCz-Si i FZ-Si naświetlanym neutronami dawką 1 × 10¹⁵ - 3 × 10¹⁶n/cm². Średnia energia termicznej dysocjacji defektu odpowiedzialnego za emisję linii W została określona jako E = 52 ± 5 meV. Emisja przy energii 1.018 eV została zinterpretowana jako rekombinacja elektronu i dziury na defekcie, wówczas gdy jedna z cząstek jest związana z defektem energią ˜ 100 meV, a druga z energią ˜ 52 meV. Ten model zgadza się z proponowanym teoretycznym modelem defektu utworzonego przez trzy międzywęzłowe atomy Si, (I₃) zakładającym, że defekt I₃ jest defektem donorowo-podobnym o poziomie (0/+) leżącym w odległości 0.1 eV od pasma walencyjnego. Określona z wykresu Arrhenius'a energia procesu gaszenia linii W wynosiła 0.3 eV. Po raz pierwszy zaobserwowano w MCz-Si po wygrzaniu w 550 K emisję przy 1.108 eV związaną z obecnością defektu V₆. Emisja ta znika po wygrzaniu w temperaturze, w której atomy tlenu stają się mobilne. Sugeruje się, że brak linii przy 1.108 eV w Cz-Si jest wynikiem oddziaływania/pasywacji kompleksu V₆ atomami tlenu.

EN

The photoluminescence (PL) technique was applied to study the W line (1.018 eV) features of both MCz-Si and FZ-Si samples irradiated with a neutron dose ranging from 1 × 1O¹⁵ to 3 × 10¹⁶ n/cm². The average thermal energy of the dissocation, responsible for the emission of the W line was found to be E = (52+/-5) meV. Therefore, we interpret the emission at 1.018 eV as the recombination of an electron and a hole at the defect site when one of the particles is strongly bound to the defect with the energy near to 100 meV. This value coincides with the possible donor-like level (0/+) close to the valence band edge at E_v+0.1 eV, theoretically predicted for the I₃ complex. The quenching energy for the W line estimated from Arrhenius plot proved to be 0.3 eV. The line at 1.108 eV related to the V₆ complex was observed in MCz for the first time after annealing at 550 K. It disappeared after annealing at a higher temperature when oxygen atoms became mobile. We suggest the lack of this line in Cz-Si is related to the interaction/passivation of the V₆ complex with oxygen atoms.

Słowa kluczowe

PL

defekty radiacyjne; linia W; fotoluminescencja

EN

radiation defects; W line; photoluminescene

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 38, nr 3-4
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Surma B.

autor

Wnuk A.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Minaev N. S., Mudryi A. V., Tkachev V. D.: Symmetry and nature of the 1.0186 eV luminescence centre in neutron - irradiated silicon, Phys. Status. Solidi B, 108, 2, (1981), K89-K94
• [2] Davies G., Hayama S., Murin L., Krauze-Rehberg R., Bondarenko V., Sengupta A., Davia C., Karpenko A.: Radiation damage in silicon exposed to high-energy protons, Phys. Rev. B, 73, 16, (2006), 165202-1-165202-10
• [3] Davies G., Lightowlers E. C., Ciechanowska Z.: J. : The 1018 meV (W or I1) vibronic band in silicon, Phys. C: Solid State Phys., 20, 2, (1987), 191-205
• [4] Burger N., Thonke L., Sauer R.: Phys. Rev. Lett., 52, 18, (1984), 1645-1648
• [5] Nakamura M., Nagai S., Aoki Y., Naramoto H.: Oxygen participation in the formation of the photoluminescence W center and the centers’s origin in Ion-implanted silicon crystals, Appl. Phys. Lett., 72, 11, (1998), 1347-1349
• [6] Coomer B. J., Goss J. P., Jones R., Ösberg S., Briddon P. R.: Physica B, 273-274, (1999), 505-508
• [7] Pierreux D., Stesmans A.: Phys. Rev. B, 71, 5, (2005), 115204-115208
• [8] Schultz P. J., Thompson T. D., Elliman R. G.: Activation energy for the photoluminescence W center in silicon, Appl. Phys. Lett., 60, 1, (1992), 59-61
• [9] Davies G.: Phys. Rep., 176, 3, (1989), 83-188
• [10] Hourahine B., Jones R., Őberg S., Briddon P. R., Estreicher S. K.: Phys. Rev. B, 61, 19, (2000), 12594-12597
• [11] Gao M, Duan X. F., Peng L. M., Li J.: Void-like defects in annealed Czochralski silicon, Appl. Phys. Lett., 73, 16, (1998), 2311-2312
• [12] Coomer B. J., Goss J. P., Jones R., Ösberg S., Briddon P. R.: Identification of the tetra-interstitial in silicon, J. Phys. Condens. Matter., 13, 1, (2001), L1-L7
• [13] Iron E., Burger N. N., Thonke K., Sauer R.: The defect luminescence spectrum at 0.9351 eV in carbon -doped heat-treated or irradiated silicon, Phys. C: Solid State Physics, 1, 26, 5069-5082, 1985
• [14] Safonov A. N., Lightowlers E. C.: Photoluminescence characterisation of hydrogen-related centres in silicon, Mat. Sci. Engineering B, 58, 1-2, (1999), 39-47
• [15] Rodriguez F., Davies G., Lightowlers E. C.: Study of the 1096.9 meV photoluminescent oxygen-related centre in neutron-irradiated CZ-Si: Formation and structure, Radiat. Eff. Defect Solids, 149, (1999), 141.