Влияние режимов термообработки на состав, структуру и оптические свойства слоев кремния, имплантированных ионами индия и мышьяка
Актуальной задачей современной оптоэлектроники является расширение спектральной чувствительности кремния в инфракрасную область для создания эффективных фотоприемников и солнечных элементов. Перспективным подходом является формирование в приповерхностном слое кремния нанокристаллов узкозонных полупроводников A3B5, в частности арсенида индия (InAs), методом ионной имплантации с последующей термической обработкой. В работе исследовано влияние различных режимов термообработки (равновесный печной отжиг, импульсный ионный, импульсный лазерный и быстрый ламповый отжиг) на глубинное распределение имплантированных ионов индия и мышьяка в монокристаллическом кремнии, структурное совершенство легированных слоев и их оптические свойства. Методами резерфордовского обратного рассеяния, просвечивающей электронной микроскопии и оптической спектрофотометрии установлено, что быстрый ламповый отжиг при 1400 °C с выдержкой 3 с обеспечивает максимальную степень кристалличности кремниевой матрицы (92,2 %) и способствует формированию слоя нанокристаллических образований. Термический отжиг при 1000 °C в течение 30 мин приводит к наибольшей доле примесных атомов в узлах кристаллической решетки (44,8 %), что указывает на эффективную электрическую и оптическую активацию примеси. Показано, что все исследованные режимы отжига позволяют существенно повысить поглощение кремния в ближнем инфракрасном диапазоне по сравнению с нелегированным материалом, при этом максимальные значения коэффициента поглощения (до 68 % в ИК-области) зафиксированы после импульсного ионного отжига. Полученные результаты демонстрируют возможность управления оптическими свойствами кремния путем выбора режима постимплантационной термообработки и могут быть использованы для создания кремниевых фотоприемников, работающих в ИК-диапазоне.
