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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“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
A.F. Zatsepin, D.A. Zatsepin, I.S. Zhidkov, E.Z. Kurmaev, H.-J. Fitting, B. Schmidt, A.P. Mikhailovich, K. Lawniczak-Jablonska
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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
D.A. Zatsepin, A.F. Zatsepin, D.W. Boukhvalov, E.Z. Kurmaev, N.V. Gavrilov, N.A. Skorikov, A. von Czarnowski, H.-J. Fitting
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“Optically stimulated electron emission from surface states of SiO2:Ge films”, Key Engineering Materials 644 (2015) pp. 49-52
E.A. Buntov, A.F. Zatsepin, H.-J. Fitting, B. Schmidt
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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
L. Vaccaro, L. Spallino, A. F. Zatsepin, E. A. Buntov, A. V. Ershov, D. A. Grachev, and M. Cannas
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“Willemite photoluminescence in Zn-implanted silica glasses” Phys. Status Solidi (C), Vol. 12 (2015) No. 12, 1355–1358
A. Zatsepin, E. Buntov, V. Kortov, N. Gavrilov, H.-J. Fitting
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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
A.F. Zatsepin , E.A. Buntov, A.P. Mikhailovich, A.I. Slesarev, B. Schmidt, A. von Czarnowski, H.-J. Fitting
