40 keV He离子注入单晶Si引起的损伤效应研究

摘要

室温下使用40 keV He离子注入单晶Si样品到剂量5×1016 cm-2,分别采用透射电子显微镜(TEM)、热解吸谱仪(THDS)、光致发光谱仪(PL)详细地研究了随后热处理过程中He注入空腔的形成、He气体原子的热释放以及注入损伤引起的光致发光特性.结果表明,He离子注入及随后的高温热处理会在单晶Si中产生宽度约为220 nm的空腔带,同时伴随着He气体原子从注入产生的缺陷中释放出来.He气体原子的热释放可以明显地分为两个温度阶段,分别对应于He原子从小的空位型缺陷和大的空腔中的热释放.此外,He离子的注入还会在单晶Si中产生明显发光中心,导致了波长约为680 nm和930 nm的两个光致发光带.该光致发光带的出现可能跟He离子注入及退火过程中产生的纳米Si团簇有关.