zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-4-511-518zhps-1091Research ArticleСтатьиИК-прозрачность островко- вых структур Si/SiO2/Si3N4/Si, сформированных методом селективного лазерного отжигаIR Transmittance of Si/SiO2/Si3N4/Si Island Structures Formed by Selective Laser AnnealingМухаммадА. И.MukhammadA. I.

Минск

Minsk

mukhammad@bsu.byГайдукП. И.GaidukP. I.

Минск

Minsk

НаливайкоО. Ю.NalivaikoO. Yu.

Минск

Minsk

КолосВ. В.KolosV. V.

Минск

Minsk

Белорусский государственный университетBelarusian State UniversityОАО “ИНТЕГРАЛ” — управляющая компания холдинга “ИНТЕГРАЛ”JSC “INTEGRAL” — “INTEGRAL” Holding Managing Company202227072022894511518Copyright © Мухаммад А.И., Гайдук П.И., Наливайко О.Ю., Колос В.В., 20222022Мухаммад А.И., Гайдук П.И., Наливайко О.Ю., Колос В.В.Mukhammad A.I., Gaiduk P.I., Nalivaiko O.Y., Kolos V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1091

Методом селективного лазерного отжига сформированы периодические структуры Si/SiO2/Si3N4/Si с островковым поверхностным слоем. Исследование методом ИК-Фурье-спектрометрии показало уменьшение коэффициента пропускания островковой структуры, сформированной методом селективного лазерного отжига, по сравнению со структурой без отжига практически во всем исследуемом диапазоне (2—25 мкм). Уменьшение коэффициента пропускания может быть связано с наличием в поверхностном слое высоколегированных областей рекристаллизованного кремния. Анализ дисперсионных кривых, полученных методом конечных разностей во временной области, показал, что колебания в диапазоне 5—20 ТГц могут поддерживаться в слое периодических высоколегированных островков кремния в слое нелегированного кремния. Результаты исследования интерпретированы с учетом предположения о возникновении в структуре с островковым поверхностным слоем плазмоноподобных колебаний (“мнимых” поверхностных плазмонов). 

Periodic Si/SiO2/Si3N4/Si structures with an insular surface layer were formed by selective laser annealing. The study by infrared Fourier spectrometry showed a decrease in the transmittance of the island structure formed by selective laser annealing compared to the structure without annealing in range 2–25 microns. It is shown that the decrease in the transmittance value may be due to the presence of highly alloyed regions of recrystallized silicon in the surface layer. Analysis of dispersion curves obtained by FDTD modeling showed that plasma-like oscillations were detected in the range of 5–20 THz, which can support in layers of periodic high-alloyed silicon islands in a layer of unalloyed silicon. The results of the study are interpreted considering the assumption of the occurrence of “spoof” surface plasmons in a structure with an insular surface layer.

многослойные структурылазерный отжигспектр пропусканиялегированный кремнийдисперсионные кривыеmultilayer structureslaser annealingtransmission spectradoped silicondispersion curvesАвторы выражают благодарность Г. Д. Ивлеву за помощь в проведении лазерного отжига. Работа проведена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Т-22-030).ReferencesC. L. Tan, H. Mohseni. Nanophotonics, 8 (2018) 169—197C. L. Tan, H. Mohseni. Nanophotonics, 8 (2018) 169—197Ф. Ф. Комаров. Ионная и фотонная обработка материалов, Минск, БГУ (1998)Ф. Ф. Комаров. Ионная и фотонная обработка материалов, Минск, БГУ (1998)Г. А. Качурин, С. Г. Черкова, В. А. Володин, Д. В. Марин, M. Deutschmann. ФТП, 42, № 2 (2008) 181—186Г. А. Качурин, С. Г. Черкова, В. А. Володин, Д. В. Марин, M. Deutschmann. ФТП, 42, № 2 (2008) 181—186В. П. Воронков, Г. А. Гурченок. ФТП, 24, № 10 (1990) 1831—1884В. П. Воронков, Г. А. Гурченок. ФТП, 24, № 10 (1990) 1831—1884A. I. Mukhammad, K. V. Chizh, V. G. Plotnichenko, V. A. Yuryev, P. I. Gaiduk. Semiconductors, 54, N 14 (2020) 1889—1892A. I. Mukhammad, K. V. Chizh, V. G. Plotnichenko, V. A. Yuryev, P. I. Gaiduk. Semiconductors, 54, N 14 (2020) 1889—1892The Stopping and Range of Ions in Matter Software [Electronic resource], SRIM — Mode of access: http://www.srim.org/, date of access: 10.2021The Stopping and Range of Ions in Matter Software [Electronic resource], SRIM — Mode of access: http://www.srim.org/, date of access: 10.2021Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD — Mode of access: https://www.lumerical.com/products/fdtd/, date of access: 01.2020Nanophotonic FDTD Simulation Software [Electronic resource], Lumerical FDTD — Mode of access: https://www.lumerical.com/products/fdtd/, date of access: 01.2020E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 2, Academic Press (1985)J. Kischkat, S. Peters, B. Gruska, M. Semtsiv, M. Chashnikova, M. Klinkmüller, O. Fedosenko, S. Machulik, A. Aleksandrova, G. Monastyrskyi, Y. Flores, W.T. Masselink. Appl. Opt., 51, N 28 (2012) 6789—6798J. Kischkat, S. Peters, B. Gruska, M. Semtsiv, M. Chashnikova, M. Klinkmüller, O. Fedosenko, S. Machulik, A. Aleksandrova, G. Monastyrskyi, Y. Flores, W.T. Masselink. Appl. Opt., 51, N 28 (2012) 6789—6798C. A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)C. A. Майер. Плазмоника: теория и приложения, Ижевск, НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” (2011)B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Maier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, C. T. Chong. Nature Mater., 9 (2010) 707—715B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Maier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, C. T. Chong. Nature Mater., 9 (2010) 707—715А. В. Двуреченский, Г. А. Качурин, Е. В. Нидаев, Л. С. Смирнов. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов, Москва, Наука (1982)А. В. Двуреченский, Г. А. Качурин, Е. В. Нидаев, Л. С. Смирнов. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов, Москва, Наука (1982)R. Kitamura, L. Pilon, M. Jonasz. Appl. Opt., 46, N 33 (2007) 8118—8133R. Kitamura, L. Pilon, M. Jonasz. Appl. Opt., 46, N 33 (2007) 8118—8133G. Busca, V. Lorenzelli, G. Porcile, M. I. Baraton, P. Quintard, R. Marchand. Mater. Chem. Phys., 14, N 2 (1986) 123—140G. Busca, V. Lorenzelli, G. Porcile, M. I. Baraton, P. Quintard, R. Marchand. Mater. Chem. Phys., 14, N 2 (1986) 123—140S. C. Shen, M. Cardona. J. Phys. Colloque, 42, N C4 (1981) 349—351S. C. Shen, M. Cardona. J. Phys. Colloque, 42, N C4 (1981) 349—351M. Desouky, A. M. Mahmoud, M. A. Swillam. Sci. Rep., 8 (2018) 2036M. Desouky, A. M. Mahmoud, M. A. Swillam. Sci. Rep., 8 (2018) 2036F. Peragut, L. Cerutti, A. Baranov, J. P. Hugonin, T. Taliercio, Y. De Wilde, J. J. Greffet. Optica, 4, N 11 (2017) 1409—1415F. Peragut, L. Cerutti, A. Baranov, J. P. Hugonin, T. Taliercio, Y. De Wilde, J. J. Greffet. Optica, 4, N 11 (2017) 1409—1415Y. Ra’di, C. R. Simovski, S. A. Tretyakov. Phys. Rev. Appl., 3 (2015) 03700Y. Ra’di, C. R. Simovski, S. A. Tretyakov. Phys. Rev. Appl., 3 (2015) 03700Y. Chang, D. Hasan, B. Dong, J. Wei, Y. Ma, G. Zhou, K. Wee Ang, C. Lee. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 (2018) 38272—38279Y. Chang, D. Hasan, B. Dong, J. Wei, Y. Ma, G. Zhou, K. Wee Ang, C. Lee. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 (2018) 38272—38279Mahmoud A. A. Abouelatta, Muhammad A. Othman, M. Desouky, A. M. Mahmoud, Mohamed A. Swillam. Opt. Express, 29, N 25 (2021) 41447—41456Mahmoud A. A. Abouelatta, Muhammad A. Othman, M. Desouky, A. M. Mahmoud, Mohamed A. Swillam. Opt. Express, 29, N 25 (2021) 41447—41456X. Zhao, C. Chen, A. Li, G. Duan, X. Zhang. Opt. Express, 27, N 2 (2019) 1727—1739X. Zhao, C. Chen, A. Li, G. Duan, X. Zhang. Opt. Express, 27, N 2 (2019) 1727—1739А. Pors, E. Moreno, L. Martin-Moreno, J. B. Pendry, F. J. Garcia-Vidal. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 223905А. Pors, E. Moreno, L. Martin-Moreno, J. B. Pendry, F. J. Garcia-Vidal. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 223905J. B. Pendry, L. Martı´n-Moreno, F. J. Garcia-Vidal. Science, 305 (2004) 847J. B. Pendry, L. Martı´n-Moreno, F. J. Garcia-Vidal. Science, 305 (2004) 847P. Huidobro, A. Fernández-Domínguez, J. Pendry, L. Martín-Moreno, F. García-Vidal. MRS Bull., 45 (2020) 318P. Huidobro, A. Fernández-Domínguez, J. Pendry, L. Martín-Moreno, F. García-Vidal. MRS Bull., 45 (2020) 318A. Kianinejad, Z. N. Chen, C. Qiu. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 63, N 6 (2015) 1817—1825A. Kianinejad, Z. N. Chen, C. Qiu. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 63, N 6 (2015) 1817—1825A. Aigner, J. M. Dawes, S. A. Maier, H. Ren. Light Sci. Appl., 11, N 9 (2022)A. Aigner, J. M. Dawes, S. A. Maier, H. Ren. Light Sci. Appl., 11, N 9 (2022)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.