Люминесценция оксидных пленок, полученных молекулярным наслаиванием

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Показаны возможности метода люминесценции при исследовании структур Si–оксид и Si–SiO2–оксид. Предложена модель электронного строения слоев Ta2O5 и TiO2, позволяющая объяснить вид спектрального распределения люминесценции независимо от способа ее возбуждения. Сопоставление спектров люминесценции одиночных оксидных слоев со спектром структур Si–SiO2–оксид позволило сделать заключение о процессах взаимодействия между слоями при формировании слоистой структуры и оценить ширину запрещенной зоны: Ta2O5 – 4.4 эВ, TiO2 – 3.3 эВ. Формирование Ta2O5 на поверхности SiO2 приводило к трансформации в приповерхностной области SiO2, проявляющейся в уменьшении интенсивности полосы люминесценции 1.9 эВ, и образованию дефектов – центров люминесценции в области 3 эВ. Синтез TiO2 на поверхности SiO2 не сопровождался изменениями в спектрах люминесценции.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. П. Барабан

Санкт-Петербургский государственный университет

Author for correspondence.
Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

В. А. Дмитриев

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: w.dmitriew@spbu.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

А. В. Дрозд

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

Ю. В. Петров

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

Ю. В. Петров

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

И. Е. Габис

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

А. А. Селиванов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: alnbaraban@yandex.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

References

  1. Malygin A.A., Drozd V.E., Malkov A.A., Smirnov V.M. // Chem. Vap. Deposition. 2015. V. 21. P. 216. https://doi.org/10.1002/cvde.201502013
  2. Perevalov T.V., Volodin V.A., Kamaev G.N. et al. // J. Non. Cryst. Sol. 2022. V. 598. P. 121925 (1–8). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121925
  3. Перевалов Т.В., Гриценко В.А. // Успехи физ. наук. 2010. Т. 180. С. 587. https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201006b.0587
  4. Robertson J., Wallace R.M. // Mater. Sci. Eng. R Rep. 2015. V. 88. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.mser.2014.11.001
  5. Kim K.M., Choi B.J., Shin Y.C. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. P. 012907. https://doi.org/10.1063/1.2749846
  6. Baraban A.P., Dmitriev V.A., Drozd V.E. et al. // J. Appl. Phys. 2016. V. 119. P. 055307–5. https://doi.org/10.1063/1.4941270
  7. Барабан А.П., Денисов Е.А., Дмитриев В.А. и др. // Физика и техника полупроводников. 2020. Т. 54. С. 427. https://doi.org/10.21883/FTP.2020.04.49153.9312
  8. Барабан А.П., Дмитриев В.А., Дрозд В.Е. и др. // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. С. 224. https://doi.org/10.21883/OS.2020.02.48964.282–19
  9. Барабан А.П., Селиванов А.А., Дмитриев В.А. и др.// Письма в ЖТФ. 2019. Т. 45. С. 13. https://doi.org/10.21883/PJTF.2019.06.47491.17637
  10. Барабан А.П., Дмитриев В.А., Прокофьев В.А. и др. // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42. С. 10.
  11. Барабан А.П., Дмитриев В.А., Петров Ю.В. Электролюминесценция в твердотельных слоистых структурах на основе кремния. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2009. 195 с.
  12. Sekido Y. // Electron. Com. Jpn. Pt 2. 1994. V. 77. P. 54. https://doi.org/10.1002/ecjb.4420770607
  13. Барабан А.П., Дмитриев В.А., Петров Ю.В., Тимофеева К.А. // Изв. вузов. Электроника. 2013. № 2 (100). С. 71.
  14. Drouin D. // Microscopy and Microanalysis. 2006. V. 12. P. 1512. https://doi.org/10.1017/S1431927606069686
  15. Барабан А.П., Булавинов В.В., Трошихин А.Г. // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19. С. 27
  16. Baraban A.P., Samarin S.N., Prokofiev V.A. et al. // J. Lumin. 2019. V. 205. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.09.009
  17. Ярмаркин В.К., Шульман С.Г., Леманов В.В. // ФТТ. 2008. Т. 50. Вып. 10. С. 1767.
  18. Goepel W., Rocker G. // Phys. Rev. B. 1983. V. 28. P. 3427. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.28.3427
  19. Choi B.J., Jeong D.S., Kim S.K., Rohde C. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. P. 033715. https://doi.org/10.1063/1.2001146
  20. Strukov D.B., Williams R.S. // Appl. Phys. A. 2009. V. 94. P. 515. https://doi.org/10.1007/s00339-011-6578-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spectra of EL (1), CL at an excitation energy of 5 keV and a beam current of 5 nA (2), FL at an excitation energy of 4.1 eV (3) and FL excitation in the region of 2.8 eV (4) of Si–Ta2O5 (100 nm) structures (a). An example of an approximation of the EL spectrum, the band numbers correspond to the numbers in Table 1 (b).

Download (34KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spectra of CL structures: Si–Ta2O5 (1), Si–SiO2 (2) and Si–SiO2–Ta2O5 (3) obtained at a beam energy of 5 keV. The beam current is 5 nA. The model spectrum is 4. Layer thicknesses: Ta2O5 – 100, SiO2 – 50 nm.

Download (21KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Спектры структур Si–TiO2: КЛ (5 КэВ, 5 нА): исходный спектр (1), после предварительной электроформовки структуры (2), разность спектров (1 и 2, 3); спектр ФЛ при возбуждении в полосе 275 нм (4.5 эВ) (4).

Download (19KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Spectra of CL (5 keV, 5 nA) structures: Si–TiO2 (1), Si–SiO2–TiO2 (2), Si–SiO2 (3), sum of spectra (4), Si–SiO2–TiO2 after electroforming (mod) (5). Thicknesses: TiO2 – 28, SiO2 – 40 nm.

Download (25KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The electronic structure of the oxide layers Si–Ta2O5 (a) and Si–TiO2 (b).

Download (33KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The calculated transmission coefficient of the TiO2 layer (layer thickness 28 nm) based on CL measurements (1) and the reflection spectrum of the Si–TiO2 structure (18 nm) (2).

Download (17KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences