高剂量Ge离子注入直接形成nc-Ge的研究  

Study on Nanocrystalline Ge Formed Directly by High Dose Ge Ion Implantation

作　　者：曾颖秋[1] 卢铁城[1] 沈丽如[2] 李恒[1] 杨经国[1] 邹萍[3] 林理彬[1] 

机构地区：[1]四川大学物理系和教育部辐射物理及技术重点实验室,成都610064 [2]核工业西南物理研究院,成都610041 [3]四川大学分析测试中心,成都610064

出　　处：《Journal of Semiconductors》2004年第4期419-423,共5页半导体学报（英文版）

基　　金：国家自然科学基金 (批准号 :60 0 880 12 ) ;国家自然科学基金委员会 -中国工程物理研究院联合基金 (批准号 :10 3 760 2 0 )资助项目~~

摘　　要：报道了分别采用剂量为 1× 1 0 1 6 ,1× 1 0 1 7,5× 1 0 1 7和 1× 1 0 1 8cm- 2的高剂量 Ge离子注入 ,不需退火即可在 Si O2中直接形成 Ge纳米晶的新现象 .采用掠入射 X射线衍射和激光喇曼谱等实验手段对样品进行了物相分析 .结果表明 ,高剂量 Ge离子注入可在 Si O2 薄膜中直接形成 Ge纳米晶 (nc- Ge) ;非晶态 Ge向晶态 Ge发生相变的阈值剂量约为 1× 1 0 1 7cm- 2 ,离子注入直接形成的 nc- Ge内部具有较大压应力 ,随着注入剂量的提高 ,nc- Ge的尺寸和含量均有提高 .对纳米晶形成机理的研究认为 ,在 Ge离子注入剂量达到阈值 ,此时膜中 Ge非晶态团簇浓度达到饱和甚至过饱和 ,新入射的 Ge离子把动能传递给膜中的非晶态 Ge原子 ,使其部分析出并团聚形成能量最低且最稳定的The novel phenomena of the nanocrystalline Ge (nc-Ge) directly prepared with high dose Ge ion implantation of 1×10 16 ,1×10 17 ,5×10 17 ,and 1×10 18 cm -2 respectively and without the subsequent annealing are presented.The specimens are measured by means of GIXRD and LRS.The results show that the nc-Ge,which possess strong compressive press,can be fabricated when the implanting dose of Ge ions is over the threshold dose ～1×10 17 cm -2 .With increasing dose,the content and size of nc-Ge increase.The nc-Ge formation mechanism may be deduced that a part of the amorphous Ge clusters under saturation (even over-saturation) concentration obtains energy from new incident Ge ions and are separated out and aggregated to nc-Ge of the lowest system energy and the highest stability when the threshold dose is reached.Meanwhile,amorphism-crystal transition emerges.

关 键 词：Ge纳米晶 离子注入 非晶态-晶态相变 

分 类 号：TN304[电子电信—物理电子学]