Диссертация (1149284), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Таким образом, результирующая амплитуда «падающего» луча будетрезультатом векторного сложения амплитуд исходного «падающего» луча и амплитуд послекаждой пары отражений:NNi 0i 0I 'E   2  lim (( N  cos( N )) 2  (  N  sin( N )) 2 )N Аналогично и для результирующего «отражённого» потока, где интенсивностьпервичного «отражённого» (  ) 2  (1   ) I 0 (1  R ) R  e  ( 2 h ( x )  h ) :iNNi 0i 0I "E   2 I 'E  (  ) 2  lim (( N  cos( N )) 2  ( N  sin( N )) 2 )N Принимая во внимание сдвиг фазы   2 A( h( x)  hi )   из-за разности хода волн«падающего» и«отражённого» потоков,получаемвыражениедляинтенсивности104возбуждающего луча (произведена нормировка на величину I B   2 ) в точке локализации СПинтерфейса:1IE2I 'E2I "E22( I ' E I "E ) 22 cos( ) NNi 0i 0I 'E2(1   2  2   cos( ))  ( lim ((  N  cos( N )) 2  (  N  sin( N )) 2 )(1   2  2   cos(2 A  ( h( x)  h i )))N Согласно данному выражению на Рис.40а воссоздан нормированный профильинтенсивности возбуждающего луча вдоль линии сканирования лазером.

Данная зависимостьпоказывает выигрыш в интенсивности возбуждающего луча за счёт интерференции в тонкойплёнке.После рассеяния возбуждающего луча на СП интерфейсе, он становится источникомкогерентной КР волны (γIE), которая распространяется во всех направлениях (Рис.39центральная схема). Как и раньше рассматриваем излучение, которое распространяется понормали к поверхности. Часть потока идёт к нижней внутренней поверхности ПЭМ фольги,отражается (R’) от неё и возвращается обратно к СП интерфейсу, где встречается с потоком,который исходит от источника в противоположном направлении (к верхней внутреннейповерхности). По аналоги с возбуждающим лазерным лучом здесь имеют местоинтерференция между «падающим» и «отражённым» (  '  ) 2   I E R ' e 2 '( h ( x )  h ) КР лучом.iПервичный «падающий» имеет интенсивность  2   I E , первичный «отражённый» –(  '  ) 2   I E R ' e 2 '( h ( x )  hi ) ,сдвиг фаз между «падающий» и«отражённым» лучами '  2 A '( h( x)  hi ) .

Делая замены в соответствующих выражениях, полученных длявозбуждающего луча (ζ2 →ξ2, β →β’, η → η’, θ →θ’, ν →ν’), имеем:NNIR ( lim ((  N  cos( N )) 2  (  N  sin( N )) 2 )(1   '2  2  ' cos(2 A ' ( h( x)  h i )))N  IEi 0i 0Согласно данному выражению выигрыш в интенсивности КР источника за счётинтерференции в тонкой плёнке достигает множителя 3 (Рис.40б)Результирующая интенсивность КР от СП интерфейса (IDN ) равна:I DN  (1  R ') I R  e  ' hiС учётом приведённых выше выражений, нормированная на IB, величина IDN:105I DNII R  E2IB IE (9)Профиль данной величины изображён на Ошибка! Источник ссылки не найден..Как видно из графика, максимальный выигрыш в чувствительности - около 25 раз, Крометого, из-за несовпадения периодов интерференций возбуждающего и КР лучей в окрестности E /  B60 мкм наблюдается биение.76543210Рис.40 Профили интенсивностейвдоль линии сканирования ПЭМ0204060L, мкм80100 120фольгивозбуждающегонормированныйа)интенсивностиа)лучана(IE),величинувозбуждающеголуча в объёмном образце (IB), б)4источника локализованного на3R /Eлазером:СП интерфейсе КР излучения,приведённого к величине γIE2100204060L, мкмб)80100 120106DN /30Рис.41Профиль25интенсивности20Результирующая15интенсивность КР от СПинтерфейса вдоль линии10сканированиялазером,5нормированный0аналогичную величину0204060L, мкм80100 120нав объёмном образце.Чтобы перейти от рассмотрения δ-образного источника к источнику с гауссовымраспределениеминтенсивностипроизведёмсвёрткуконечноговыражениядлярезультирующего КР сигнала (9) с соответствующей функцией Гаусса.

Вдоль линиисканирования такую функцию можно определить следующим образом:I L ( L) I0Lln 23 4 ln 2 2 exp  L  ,2 ( L )где Δx – полуширина (ΔL = 7мкм). В итоге получаем следующее выражение:I  ( L )  S ( L )  I L ( L  t ) I DN (t ) (t  t i ) dt ,x0где θ(T-Ti) учитывает, то, что сигнал от СП интерфейса, появляется только при толщинеПЭМ фольги H ≥ Hi = 180 нм, S(L) – учитывает то, что с увеличения толщины ПЭМ фольгиуменьшается чувствительность к КР сигналу на 2000 см-1 (см п 6.2). Результаты вычисленийпредставлены на Рис.42.Как видно из рис.45 теория хорошо описывает положения максимумов наэкспериментальной кривой, а также наличие биений в районе 60 мкм. Некотороерасхождение по абсолютным значениям может быть объяснено рассеяньем света нанеидеальной поверхности фольги.107140ТеорияЭкперимент120Рис.42Сигнал КР, у.е.100Сравнение80экспериментальных60точек (черный цвет) и40рассчётнойкривой(красный красный).200020406080100Расстояние от края фольги, мкм5.3 Влияние высокотемпературного отжига на интенсивность пика 2000 см-1Влияние температурных обработок [194; 195].

на интенсивность пика 2000 см-1 былоизучено в результате последовательных отжигов ПЭМ фольги p-типа в течение часа притемпературах 150℃ и 500℃. Отжиги осуществлялись в вакуумной камере при давлении 105торр. После каждого из отжигов область фольги с СП интерфейсом подвергалась КРсканированию.

Сканирование происходило вдоль одного и того же направления. Изменениепика 2000 см-1 после отжига при оптимальных параметрах измерениях КР представлено наРис.43.По мере проведения отжигов, наблюдается уменьшение интенсивности 2000 см-1.Уменьшение интенсивности пика при 150℃ может быть вызвано частично с экстракциейводорода, частично с его переходом в другие формы, которые не характеризуютсяколебаниями в окрестности 2000 см-1. Оставшийся же водород, по всей видимости, переходитв более связанное с дислокацией состояние, что выражается в небольшом смещении пика всторону меньших длин волн [196], а также в уменьшении его полуширины, вследствие болееузкого распределения водорода по энергиям связи в окрестности дислокации по сравнения сисходным кристаллом.

Отжиг при температуре 500℃, соответствует полной экзодиффузиииз кристалла не связанного на дислокациях водорода [148]. Но, как видно, из Рис.43, пик2000 см-1 остаётся, что лишний раз свидетельствует о том, что наблюдается именно водород108на ДС, который характеризуется сильной связью с дислокациями [62; 148], и для экстракциикоторого необходимы более высокие температуры и/или более длительные времена отжигов.Сигнал КР, у.е.800СП p-типКТ150oC600500oCРис.43Влияниечасовых отжигов на форму иинтенсивностьпика2000 см-1 в ПЭМ фольге400p-типа (αtw=2.9°).

Параметрыотжигов указаны на рисунке,отжиги200проводилисьпривакууме 10-5 торр.180020002200-1Волновые числа, смОбсуждения и выводы к главе 5В спектрах объёмных образцов помимо фононных спектров удалось детектироватьпик 3600 см-1 соответствующий молекулярному водороду в тетраэдрической пустоте решёткикремния. Указанная линия обнаруживается непосредственно после ЖХТ гидрогенизации ипропадает после непродолжительной выдержке на атмосфере.

Объяснить это можно выходомH2 на поверхность вследствие его чрезвычайно низкой растворимости в кремнии прикомнатной температуре. Последнее, вероятно, было причиной того, почему в литературеотсутствуют сведения о регистрации подобной линии после обработки кремния в растворекислот. Интенсивность этой линии составляла примерно 10-3-10-4 от интенсивности основнойлинии кремния. Сделать точную оценку концентрации молекул из этих данныхзатруднительно, так как нам неизвестны их сечения. Однако для атомарного водорода ваморфном гидрогенизированном кремнии [197] интенсивность водородной линии поотношению к фононному пику близка (по порядку величины) к отношению концентрацииводорода и атомов кремния.

Если это условие применимо и к молекулярному водороду, тоего концентрация составила бы более 1019 см-3 в пересчёте на глубину поглощениявозбуждающего света.Использование,тонкихПЭМфольгсодержащихСПинтерфейс,позволяетзначительно повысить чувствительность регистрации КР сигнала. Применение данной109экспериментальной техники позволило обнаружить пик КР при 2000 см-1 в образцах с СПинтерфейсом.Отметимраспределённоготакже,поинтерференционнойчтосигналобъёму,модуляции)отдолженлюбогоисточникахарактеризоватьсяростоминтенсивностирассеяния,монотоннымприравномерно(безувеличенииучётатолщиныисследуемого материала вплоть до толщины, при которой происходит полное поглощениевозбуждающего сигнала.

Такое поведение, имело место в случае КР сигнала от оптическихфононов 520 см-1 (Рис.37). Для поверхностного КР сигнала должно, ожидаться монотонноеуменьшение сигнала при увеличении толщины ПЭМ фольги.В нашем же случае имеет место характерная особенность профиля интенсивности2000 см-1 в виде максимума интенсивности при толщине соответствующей глубине залеганияинтерфейса СП. Последнее указывает на прямую или косвенную связь обнаруженного намиКР сигнала с ДС. С другой стороны, большое количество водорода, сегрегированного СПинтерфейсе п.

4.2, спектральное положение характерное для растяжения Si-H связей [95; 198]и чувствительность к отжигам указывает на связь сигнала 2000 см-1 с водородом или ВСК.В литературе можно встретить ряд водородных пиков с подобным спектральнымположением, это:- водород на поверхности кремния [120]- атомарный положительный водород в ВС положении [104; 126]- водород на оборванных Si-H связях на ГРЗ [122; 123]- Si-H в аморфном кремнии [48; 197]Первые два варианта можно сразу исключить из дальнейшего рассмотрения в виду ихотносительнойнестабильности.ТаксигналотповерхностныхSi-Hпоявляетсянепосредственно после обработки образцов в плавиковой или азотной кислотах и постепенноспадает вплоть до нуля, после выдержки на атмосфере в течение месяца или отжиге [121].Сигнал от Н+BC появлялся после низкотемпературной протонной имплантации и исчезает ужепри 200 K [104; 126].

Исследуемые же нами образцы выдерживались на атмосфере более годаи подвергались отжигам вплоть до 500℃.Водородные КР линии, обнаруженные в α-Si и на границах зёрен кремния, напротив,крайне схожи по своим параметрам (2000 см-1 и FWHM~100 см-1) и стабильности к линииобнаруженной нами, что указывает на идентичность конфигураций водорода во всех трёх110случаях.

Происхождение этого сигнала на границах зёрен объяснялось водородом наоборванных связях, в то время как наши эксперименты показывают, что более вероятнымпредставляется позиция водорода в центре кремниевых связей, длина которых варьируется вобласти полей упругих напряжений дислокаций, поскольку максимальная величина сигналанаблюдается до всякой термической обработки, когда значительная часть водорода являетсяслабосвязанной и может быть легко экстрагирована с дислокаций электрическим полем.1116. Глубокие уровни в кремнии с интерфейсом СПДанная глава посвящена изучению взаимодействия водорода с электрическиактивными центрами, расположенными в непосредственной близости и на ядре дислокации.Это третий этап рассмотрения процесса водородной пассивации протяжённых дефектов.Согласно литературным данным, водород на ядре дислокации характеризуется относительносильной энергией связи [62; 148] и способен пассивировать центры [175], ответственные задислокационные ГУ, для активации процесса пассивации необходимы термические отжиги[73].

Таким образом, можно ожидать, что водород, участвующий в нейтрализациидислокационных ГУ, является тем самым водородом, что переходит в сильносвязанноесостояние при предварительных отжигах и при проведении «мульти»-RBA экспериментов,описанных выше.Прежде чем говорить о ГУ соответствующих центрам на интерфейсе СП и о влиянииводорода на их активность, необходимо однозначно установить локализацию всехобнаруженных центров. Для чего необходимо сопоставить структуру ГУ диодов синтерфейсом СП и без, приготовленных идентичных образом.Посколькуисходныепластиныпредставлялисобойчистыйкремнийдлямикроэлектроники, то не приходится ожидать каких бы то ни было ГУ в его объёме. Однаков процессе приготовления диодов Шоттки не исключено появление ГУ, локализованных вузкой приповерхностной области кристалла [199; 200; 201].

Характеристики

Список файлов диссертации