Реєстраційний номер
0224U032996,
(0124U003756)
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Деформаційна інженерія електронної структури тонких плівок GeSn для ІЧ оптоелектроніки нового покоління
Назва етапу роботи
Розробка методики магнетронного осадження GeSn плівок на Si та Ge підкладки при варіюванні в них вмісту Sn
Керівник роботи
Юхимчук Володимир Олександрович, д.ф.-м.н.
Дата реєстрації
13-12-2024
Організація виконавець
Інститут фізики напівпровідників імені В. Є. Лашкарьова Національної академії наук України
Опис роботи
Розробка фізико-технологічних засад деформаційної інженерії тонких GeSn плівок для оптоелектроніки ближнього та середнього ІЧ діапазону, а саме, створення робочих фізичних моделей зміни фундаментальних властивостей германієвих плівок за рахунок одночасного інкорпорування в їх гратку атомів Sn та C або бору в процесі магнетронного розпилення відповідних мішеней та під дією іонної імплантації іонів Sn та C (B) в Ge та в GeSn плівки та післяростових термічних обробок
Опис етапу
Проведено теоретичне моделювання зміни ширини забороненої зони Ge1-xSnx плівок від вмісту в ній Sn, використовуючи для цього емпіричний метод псевдо-потенціалу. На основі розробленої моделі було оцінено долю Sn (12 ат.%), при додаванні якої в Ge ґратку можливі переходи до прямозонної електронної структури. Додаткове додавання атомів C (0.08 ат. %) суттєво знижує долю атомів Sn (4,5 ат.%) необхідну для такого переходу. Для формування плівок GeSn та GeSn:C методом магнетронного напилення було виготовлено відповідні мішені. За допомогою XRD та раманівської спектроскопії встановлено, що безпосередньо після осадження GeSn та GeSn:С плівки є аморфними. Використовуючи SIMS діагностику вивчено процеси дифузії інкорпорованих атомів в GeSn та GeSn:С плівках при варіюванні температури їх відпалів від 200 до 550 оС та часу від 1 хв. до 8 год. Встановлено, що при високотемпературних відпалах (500 оС і вище) частина атомів Sn та C дифундують до інтерфейсу Si підкладка/Ge буферний шар та до поверхні плівок. Термічний (фотонний) відпали GeSn та GeSn:С плівок приводять до їх кристалізації при 500 та 550 оС, відповідно. Встановлено, що збільшення долі Sn в плівці суттєво знижує температуру кристалізації, що зумовлено впливом атомів Sn на енергію активації атомів Ge в процесі кристалізації. Показано, що лазерний відпал GeSn:С плівок дозволяє сформувати полікристалічні плівки зі значно більшим вмістом Sn в порівнянні із термічним відпалом. Останнє зумовлене тим фактом, що сильний локальний розігрів в GeSn та GeSn:C плівках створює нерівноважні умови, при яких в цю область дифундують атоми Sn та C з більш холодних областей плівки, Із раманівських спектрів GeSn та GeSn:C плівок по частотному положенню Ge-Ge коливної моди оцінено їх елементний склад, який становить 2 та 8 ат.%, відповідно, при 10 ат. % Sn у мішені.
Опис продукції
Автори роботи
Єфанов Володимир Семенович
Гудименко Олександр Йосипович
Капуш Ольга Анатоліївна
Мазур Назар Володимирович
Сабов Томаш Мар'янович
Тарасов Георгій Григорович
Додано/оновлено в НРАТ
2024-12-13
