Incubation and nanostructure formation on n- and p-type Si(1 0 0) and Si(1 1 1) at various doping levels induced by sub-nanojoule femto- and picosecond near-infrared laser pulses
Incubation and nanostructure formation on n- and p-type Si(1 0 0) and Si(1 1 1) at various doping levels induced by sub-nanojoule femto- and picosecond near-infrared laser pulses
复制标题
亚纳焦飞秒和皮秒近红外激光脉冲诱导不同掺杂浓度的 n 型和 p 型 Si(1 0 0) 和 Si(1 1 1) 上的孵化和纳米结构形成
DOI：
10.1016/j.apsusc.2014.06.140
复制
发表时间：
2014
影响因子：
6.7
通讯作者：
M. Straub
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Schüle;M. Afshar;D. Feili;H. Seidel;K. König;M. Straub
用85 MHz重复频率的Ti：sapphire激光（中心波长800 nm，带宽120 nm）在12 fs ~ 1.6 ps的脉冲宽度下，对掺杂浓度为2 × 1014-1 × 1019 cm-3的N和p掺杂Si（1 0 0）和Si（1 1 1）表面进行辐照。依赖于脉冲峰值强度和曝光时间毫微电子，波纹周期130纳米以及海绵状随机纳米多孔表面结构产生与水浸泡，此后，裸露通过蚀刻掉聚集的氧化物纳米粒子。相同的结构类型出现在空气或水中的transform-limited 100-fs的脉冲。在12 fs的脉冲长度下，明显的孵化发生，孵化系数S = 0.66-0.85，而对于皮秒脉冲（S> 0.95），孵化减少。烧蚀阈值随掺杂剂浓度的增加而增大。在相似的掺杂水平下，n型样品的表面电阻率高于p型样品，Si（1 0 0）表面电阻率高于Si（1 1 1）表面电阻率。这些观察结果归因于激光诱导的缺陷状态的带隙中，参与光激发，钝化的掺杂剂的复杂的形成，和不同的密度的界面状态的边界处的原生二氧化硅表面层。阈值随脉冲长度的增加显示了主要的单光子激发以及多光子吸收。
N- and p-doped Si(1 0 0) and Si(1 1 1) surfaces with dopant concentrations of 2 × 1014–1 × 1019cm−3were irradiated by tightly focused 85-MHz repetition rate Ti:sapphire laser light (central wavelength 800 nm, bandwidth 120 nm) at pulse durations of 12 fs to 1.6 ps. Dependent on pulse peak intensity and exposure time nanorifts, ripples of period 130 nm as well as sponge-like randomly nanoporous surface structures were generated with water immersion and, thereafter, laid bare by etching off aggregated oxide nanoparticles. The same structure types emerged in air or water with transform-limited 100-fs pulses. At a pulse length of 12 fs pronounced incubation occurred with incubation coefficientsS= 0.66–0.85, whereas incubation was diminished for picosecond pulses (S> 0.95). The ablation threshold strongly rose with dopant concentration. At similar doping level it was higher for n-type than for p-type samples and for Si(1 0 0) compared to Si(1 1 1) surfaces. These observations are attributed to laser-induced defect states in the bandgap which participate in photoexcitation, deactivation of dopants by complex formation, and different densities of interface states at the boundary with the ultrathin native silicon dioxide surface layer. The threshold increase with pulse length revealed predominant single-photon excitation as well as multiphoton absorption.
登录
查看更多内容
金属-绝缘体转变附近的中子补偿重掺杂 Si:P 的比热
DOI：
--
发表时间：
1994
期刊：
影响因子：
--
作者：
M. Straub;K. Kirch;H. Löhneysen
通讯作者：
H. Löhneysen
激光引起的硅表面结构不稳定性
DOI：
--
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Kanasaki;K. Tanimura;J. Kanasaki
通讯作者：
J. Kanasaki
高空间频率激光诱导硅中周期性表面结构生成的表面等离子体激元模型
影响因子：
3.2
作者：
M. Straub;M. Afshar;D. Feili;H. Seidel;K. König
通讯作者：
K. König
通过拉普拉斯 DLTS 研究氧化物-半导体界面的能态分布
DOI：
--
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
作者：
L. Dobaczewski;V. Markevich;P. Kruszewski;I. Hawkins;A. Peaker
通讯作者：
A. Peaker
DOI：
--
发表时间：
1977
期刊：
影响因子：
--
作者：
Y. Cheng
通讯作者：
Y. Cheng