Методами ионной имплантации и молекулярно-лучевой эпитаксии созданы нанокристаллические слои полупроводниковых дисилицидов железа и хрома, закрытые эпитаксиальным слоем кремния и обладающие повышенными люминесцентными (в области 1.5 мкм) и термоэлектрическими свойствами.

Отдел радиационных воздействий на материалы, лаборатория интенсивных радиационных воздействий.

Для создания тройных полупроводниковых гетероструктур кремний/наночастицы силицидов /кремний проведена имплантация монокристаллического кремния ионами железа и хрома до концентрации 10 ат. % в слое ∼100 нм с последующим молекулярно-лучевым ростом эпитаксиальных слоев кремния (с толщиной вплоть до ∼2 мкм).

Ключевой операцией синтеза высокоориентированных полупроводниковых наночастиц силицидов β-FeSi₂ и CrSi₂ с размерами 20-50 нм является наносекундный лазерный либо ионный отжиг после ионной имплантации, позволяющий эффективно устранить радиационные и ростовые дефекты в кремнии. Сверхвысоковакуумная низкотемпературная очистка поверхности в потоке атомарного кремния и молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) позволяют наносить покрывающие слои кремния с заданным типом проводимости для приборных применений. Созданные гетероструктуры обладают низкой шероховатостью поверхности (около 1 нм), приемлемой для планарной технологии микроэлектроники, а также имеют высокую интенсивность фотолюминесценции в области 1.5-1.6 мкм ( см.рис. 1) и высокие значения термо-ЭДС (∼300 мкВ/К). Работа проведена совместно с Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток.

Рис. 1. Спектр фотолюминесценции гетероструктуры Si/β-FeSi₂/Si, полученной ионной имплантацией, импульсным отжигом и МЛЭ.

Публикации:

1. Е.А.Чусовитин, С.В. Ваванова, И.А. Петрушкин, Н.Г. Галкин, Р.М. Баязитов, Р.И. Баталов, Г.Д. Ивлев, Т.С. Шамирзаев: Влияние импульсного лазерного отжига на рост кремния и оптические свойства гетероструктуры Si/β-FeSi₂/Si, изготовленной методами ионной имплантации и молекулярно-лучевой эпитаксии // Хим. физика и мезоскопия 11, №3, 374-385 (2009).
2. Р.И.Баталов, Р.М. Баязитов, Г.А. Новиков, В.А. Шустов, Ю.Н. Осин, А.Г. Шляхова: Образование силицидов в системе Fe/Si под действием импульсных излучений // Хим. физика и мезоскопия. 11, №4,452-458 (2009).
3. Г. Галкин, Д.Л. Горошко, К.Н. Галкин, С.В. Ваванова, И.А. Петрушкин, А.М. Маслов, Р.И. Баталов, Р.М. Баязитов, В.А. Шустов: Влияние имплантации ионов Cr+ и импульсного ионного отжига на формирование и оптические свойства гетероструктур Si/CrSi₂/Si(111) // ЖТФ 80, №7, 122-130 (2010).