Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и резерфордовское обратное рассеяние кремния, гипердопированного селеном

Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия оценена возможность пассивации поверхности кремния селеном в результате высокодозной имплантации Se и лазерного отжига. Гиперпересыщенные селеном слои кремния формировались имплантацией ионов Se (140 кэВ, 6.1 · 10¹⁵ см^–2) с последующим импульсным лазерным отжигом (λ = 694 нм, W = 2.0 Дж/см², τ = 70 нс). Концентрация Se в подповерхностной области (2.0—2.5 нм) 0.67 ат.% (3.35 · 10²⁰ см^–3). Высокую концентрацию Se можно объяснить эффектом его накопления у поверхности в ходе лазерного отжига с образованием связей Si–Se. По данным РФЭС, связей Se–O у поверхности имплантированного слоя во время импульсного лазерного отжига не образовывалось. Выбранная плотность энергии лазерного импульса W = 2 Дж/см² позволяет достичь высокого уровня структурного совершенства (>91 %) и концентрации Se в узлах решетки Si > 69 %.

1. A. J. Said, D. Recht, J. T. Sullivan, J. M. Warrender, T. Buonassisi, P. D. Persans, M. J. Aziz. Appl. Phys. Lett., 99, N 7 (2011) 073503

2. J. M. Warrender. Appl. Phys. Rev., 3, N 3 (2016) 031104

3. M. Ju. Sher, E. Garcia-Hemme. Semicond. Sci. Technol., 38 (2023) 033001

4. K. Sánchez, I. Aguilera, P. Palacios, P. Wahnón. Phys. Rev. B, 82 (2010) 165201

5. A. Luque, A. Martí, C. Stanley. Nature Photonics, 6 (2012) 146—152

6. M. Wang, E. García-Hemme, Y. Berencén, R. Hübner, Yu. Xie, L. Rebohle, Ch. Xu, H. Schneider, M. Helm, Sh. Zhou. Adv. Opt. Mater., 9 (2021) 2001546

7. Z. Y. Tong, M. X. Bu, Y. Q. Zhang, D. R. Yang, X. D. Pi. J. Semicond., 43 (2022) 093101

8. F. F. Komarov, G. Ivlev, G. Zayats, A. Komarov, N. Nechaev, I. Parkhomenko, L. Vlasukova, E. Wendler, S. Miskiewicz. Acta Phys. Polonica A, 136 (2019) 254—259

9. F. F. Komarov, N. S. Nechaev, G. D. Ivlev, L. A. Vlasukova, I. N. Parkhomenko, E. Wendler, I. A. Romanov, Y. Berencén, V. V. Pilko, D. V. Zhigulin, A. F. Komarov. Vacuum, 178 (2020) 109434

10. Ф. Ф. Комаров, Л. А. Власукова, О. В. Мильчанин, И. Н. Пархоменко, Y. Berencén, А. Е. Альжанова, Тин Ван, J. Zuk. Журн. прикл. спектр., 90 (2023) 266—274

11. Y. Berencén, S. Prucnal, F. Liu, I. Skorupa, R. Hübner, L. Rebohle, S. Zhou, H. Schneider, M. Helm, W. Skorupa. Sci. Rep., 7 (2017) 1—9

12. F. Aguirre-Tostado, D. Layton, A. Herrera-Gomez, R. Wallace, J. Zhu, G. Larrieu, E. Maldonado, W. Kirk, M. Tao. J. Appl. Phys., 102 (2007) 084901

13. P. Krüger, J. Pollmann. Phys. Rev. B, 47 (1993) 1898—1910

14. D. Udeshi, M. Y. Ali, M. Tao, E. Maldonado, N. Basit, W. P. Kirk. Int. J. Electron., 92 (2005) 719—727

15. M. Ahmad, S. Al-Hawat, M. Akel. Mater. Res. Express, 6 (2019) 096412

16. M. Hu, T. C. Hauger, B. C. Olsen, E. J. Luber, J. M. Buriak. J. Phys. Chem. C, 122 (2018) 13803—13814

17. A. Taskin, E. Tishkovskii. Semiconductors, 36 (2002) 605—614

18. A. V. Naumkin, A. Kraut-Vass, S. W. Gaarenstroom, C. J. Powell. NIST Standard Reference Database 20, Version 4.1 (2012)

19. D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 81st Edition, Boca Raton, CRC press (2000)

20. R. D. Bringans, Marjorie A. Olmstead. J. Vac. Sci. Technol. B, 7 (1989) 1232—1235

21. T. L. Alford, L. C. Feldman, J. W. Mayer. Fundamentals of Nanoscale Film Analysis, Berlin, Springer Science & Business Media (2007)

22. M. Seah. Surface and Interface Analysis, 2 (1980) 222—239

23. M. Mayer. SIMNRA User’s Guide, Garching, Max-Planck-Institut für Physik (1997) [24] V. D. Phu, L. H. Khiem, A. P. Kobzev, M. Kulik. Commun. Phys., 26 (2016) 83—92