Control of microstructures of silicon nanocrystals by ion implantation and their application for optical devices.

离子注入控制硅纳米晶的微观结构及其在光学器件中的应用。

基本信息

  • 批准号:
    17510098
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Si ion implantation into Si0_2 and subsequent high temperature anneals induce the formation of embedded luminescent Si nanocrystals. The potentialities of rapid thermal annealing (RTA) to enhance the photoluminescence (PL) as well as those to induce low temperature formation of luminescent Si nanocrystals have been investigated. Si ion implantation was used to synthesize specimens of Si0_2 containing supersaturated Si. The implanted samples were rapidly annealed only for a few minutes. After that, in some cases before that, the samples were annealed for a few hours using a conventional furnace to induce Si precipitation. PL spectra were measured at various steps of anneal processes. The luminescence intensity is strongly enhanced with RTA prior to a conventional furnace anneal. The luminescence intensity, however, decreases when RTA follows conventional furnace annealing. It is found that the order of heat treatment is an important factor in intensities of the luminescence. Enhancement is also found to be typical for low dose samples. Moreover, the visible photoluminescence is found to be observed even after furnace anneal below 1000 ℃, only for RTA treated samples. In forming the luminescent Si nanocrystals in a Si0_2 matrix from supersaturation, decomposition, segregation, diffusion, nucleation, aggregation, growth and crystallization processes are clearly important. As a result of diffusion limited segregation, a number of small aggregates will be formed and they act as a nucleation point.In the present research project, we have found that the luminescence intensity is strongly enhanced with a rapid thermal anneal prior to a conventional furnace anneal and the luminescence intensity decreases with a rapid thermal annealing after a conventional furnace anneal. Moreover, a post implantation rapid thermal anneal prior to a furnace anneal is effective to achieve low temperature formation of luminescent Si nanocrystals.
SI离子植入Si0_2,随后的高温退火诱导嵌入的发光Si纳米晶体的形成。已经研究了快速热退火(RTA)增强光量(PL)的潜力,以及诱导发光Si纳米晶体低温形成的潜力。 SI离子植入用于合成含有过饱和Si的Si0_2的样品。植入的样品仅迅速退火几分钟。之后,在某些情况下,将样品使用常规炉诱导Si沉淀进行了几个小时。在退火过程的各个步骤中测量了PL光谱。在传统炉退火之前,RTA强烈增强了发光强度。但是,当RTA遵循常规炉退火时,发光强度会降低。发现热处理的顺序是发光强度的重要因素。还发现增强是低剂量样品的典型特征。此外,即使在1000°C以下的熔炉退火之后,也发现可见的光量也可以观察到,仅用于RTA处理的样品。在SI0_2矩阵中形成发光Si纳米晶体时,来自过饱和,分解,分离,扩散,成核,聚集,生长和结晶过程显然很重要。由于扩散有限的隔离,将形成许多小聚集体,它们充当成核点。在本研究项目中,我们发现,在常规的熔炉强度下,在常规的热电器燃料后快速降低了发光强度,可以通过快速的热炉强度降低发光强度,并在常规的热炉网后降低发光强度。此外,炉后植入后快速热退火有效地实现发光Si纳米晶体的低温形成。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lamp annealing effects on the formation process of implanted silicon nanocrystals in SiO_2.
灯退火对SiO_2中注入硅纳米晶形成过程的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J.Ariake;T.Chiba;N.Honda;J.Ariake;有明 順;J.Ariake;有明 順;有明 順;J.Ariake;J.Ariake;J.Ariake;J.Ariake;有明 順(共著);J.Ariake (one of the coauthors);有明 順;T.S.Iwayama
  • 通讯作者:
    T.S.Iwayama
Enhancement of luminescence from encapsulated Si nanocrystals in SiO_2 with rapid thermal anneals.
通过快速热退火增强 SiO_2 中封装的硅纳米晶体的发光。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.S.Iwayama;T.Hama;D.E.Hole;I.W.Boyd
  • 通讯作者:
    I.W.Boyd
Low temperature formation of luminescent Si nanocrystals in SiO_2 with rapid thermal anneals.
通过快速热退火在 SiO_2 中低温形成发光硅纳米晶体。
RTA effects on the formation process of embedded luminescent Si nanocrystals in SiO_2.
RTA对SiO_2中嵌入发光硅纳米晶形成过程的影响。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.S.Iwayama;T.Hama;D.E.Hole;I.W.Boyd;T.S.Iwayama;M.Inamo;T.S.Iwayama;T.S.Iwayama
  • 通讯作者:
    T.S.Iwayama
Control of embedded Si nanocrystals in SiO_2 by rapid thermal anneals and enhanced photoluminescence characterization.
通过快速热退火和增强光致发光表征控制 SiO_2 中嵌入的 Si 纳米晶体。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.S.Iwayama;T.Hama;D.E.Hole;I.W.Boyd;T.S.Iwayama;M.Inamo;T.S.Iwayama
  • 通讯作者:
    T.S.Iwayama
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