Исследование декомпозиции плёнок GeOx оптическими методами

УДК 539.216.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ ПЛЁНОК GeOx ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН

Новосибирский государственный университет

Полупроводниковые нанокластеры, внедрённые в широкозонную диэлектрическую матрицу, интересны, как с точки зрения фундаментальных исследований, так и с точки зрения их практического применения в приборах микро - и оптоэлектроники.

Нанокристаллы и аморфные нанокластеры кремния в диоксиде кремния – уже довольно хорошо исследованный объект.

Схожая гетеропара – Ge в GeO2 изучена гораздо слабее. Она имеет важное преимущество – энергетическая щель диоксида Германия гораздо меньше, чем у диоксида кремния, и инжекция носителей заряда в гетероструктуры Ge/GeO2 гораздо эффективнее. Это важно для светоизлучающих диодов и тандемных солнечных элементов.

Пленки GeOx представляют собой твердый раствор Германия и диоксида германия, причем германий в пленке может быть как в виде кластеров, так и виде отдельных атомов германия, включенных в матрицу оксида.

Данная работа посвящена исследованию начальной стадии распада субоксида Германия в пленках GeOx и в многослойных наногетероструктурах GeOx/SiO2. Целью работы было развитие технологии приготовления гетероструктур GeO2 с нанокристаллами Германия предельно малых размеров, до 2 нм.

Исследования проводились с применением методов спектральной эллипсометрии, комбинационного рассеяния света, ИК-спектроскопии. Плёнки подвергались печному отжигу.

ИК-спектроскопия показала некоторые изменения в структуре плёнок GeOx после отжига, произошел некоторый сдвиг полосы поглощения. Первоначально германий был распределен случайно по GeO2-матрице. При отжигах часть избыточного атомарного Германия собралась в кластеры. Тем самым концентрация связей Ge-O уменьшилась, что и привело к наблюдаемому сдвигу полосы поглощения.

В работе показано, что в первоначальном состоянии германий в пленках распределен хаотично. Печной отжиг приводит к изменению структуры пленок GeOx с образованием нанокластеров германия.

Научный руководитель – канд. физ.-мат. наук .