Short-living excitations and relaxation processes in ion-implanted and ion beam-mixed silica-silicon systems for optoelectronic application
Final Report Abstract
In 17 Publikationen bis 2014 wurden die Ergebnisse der gemeinsamen Forschung zur optischen und elektronischen Modifizierung von SiO2-Schichten auf Si-Substrat mittels Ionenimplantation gezeigt. Insbesondere die Implantationen von isoelektronischen Ionen zu der Matrixkomponente Silicium Si, d. h. Ge+, Sn+, Pb+, und zu der Matrixkomponente Sauerstoff O, d. h. S, Se, zeigen erhöhte Lumineszenzausbeuten, deren Ursachen näher mit Defekt- und Valenzband-Spektroskopie untersucht wurden. Hierbei zeigt sich eine Formierung von Nanoclustern der implantierten Ionen, deren Größe nicht einige Nanometer überschreiten sollte; eben „oxygen-deficient centers“ (ODC), wie niederdimensionale Dimere, Trimere, …, d. h. mit Ausdehnungen unter 1 nm ermöglichen im eigentlich nicht lumineszierenden SiO2 die Lumineszenz. Größere (> 1 nm) Aggregate können mit Hilfe hochauflösender Elektronenmikroskopie (HRTEM, STEM und EFTEM) sichtbar gemacht werden. Hier stehen allerdings noch die neueren Aufnahmen von SiO2:Ge+-Proben mit „ion-beam mixing“ an der SiO2/Si-Interface aus. Ebenso sind die Schwerpunkte zur dualen Ionenimplantation noch nicht abgeschlossen. Mit den abschliessenden 6 Publikationen zu den Arbeiten sind die Hauptergebnisse des Verlängerungsjahres gegeben.
Publications
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“Photoluminescence of Si nanocrystals embedded in SiO2: Excitation/emission mapping”, Phys. Status Solidi B 252, (2015) No. 3, p. 600–606
Vaccaro, L.; Spallino, L.; Zatsepin, A. F.; Buntov, E. A.; Ershov, A. V.; Grachev, D. A. & Cannas, M.
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“Formation of Ge0 and GeOx nanoclusters in Ge+-implanted SiO2/Si thin-film heterostructures under rapid thermal annealing”. Applied Surface Science 349 (2015) 780–784
Zatsepin, A.F.; Zatsepin, D.A.; Zhidkov, I.S.; Kurmaev, E.Z.; Fitting, H.-J.; Schmidt, B.; Mikhailovich, A.P. & Lawniczak-Jablonska, K.
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“Octahedral conversion of a-SiO2 host matrix by pulsed ion implantation” Phys. Status Solidi (B) 252 (2015) No. 10, 2185–2190
Zatsepin, D. A.; Zatsepin, A. F.; Boukhvalov, D. W.; Kurmaev, E. Z.; Gavrilov, N. V.; Skorikov, N. A.; von Czarnowski, A. & Fitting, H.-J.
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“Optically stimulated electron emission from surface states of SiO2:Ge films”, Key Engineering Materials 644 (2015) pp. 49-52
Buntov, Evgeny; Zatsepin, Anatoly; Fitting, Hans Joachim & Schmidt, Berndt
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“Willemite photoluminescence in Zn-implanted silica glasses” Phys. Status Solidi (C), Vol. 12 (2015) No. 12, 1355–1358
Zatsepin, Anatoly; Buntov, Evgeny; Kortov, Vsevolod; Gavrilov, Nikolai & Fitting, Hans‐Joachim
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“Relaxation of Excited Surface States of Thin Ge-Implanted Silica Films Probed by OSEE Spectroscopy” Journal of Luminescence. 169 (2016) Part A, p. 143–150
Zatsepin, A.F.; Buntov, E.A.; Mikhailovich, A.P.; Slesarev, A.I.; Schmidt, B.; von Czarnowski, A. & Fitting, Hans-Joachim
