EFFECT OF IMPLANTATION AND ANNEALING REGIMES ON ION-BEAM SYNTHESIS OF InAs NANOCRYSTALS
F. Komarov^a, L. Vlasukova^a, O. Milchanin^a, A. Komarov^a, W. Wesch^b, and A.K. Togambayeva^c
aBelarusian State University, Nezavisimosti Ave. 4, 220030 Minsk, Belarus
E-mail: komarovf@bsu.by
^bInstitut für Festkörperphysik, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Max-Wien-Platz 1, D-07743 Jena, Germany
^cAl-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan

Received 10 October 2008; revised 12 March 2009; accepted 19 March 2009

We reported the formation of nanosized InAs crystallites in silicon wafers by means of As (245 keV, 4.1⋅10¹⁶ cm^–2) and In (350 keV, 3.7⋅10¹⁶ cm^–2) implantation. The implantation was carried out at 25 and 500 ^∘C. In order to verify the effect of getter on precipitates growth an additional procedure was carried out for the samples implanted with As and In species at the room temperature. This procedure included the implantation of H₂⁺ ions with the energy of 100 keV at 1.2⋅10¹⁶ cm^–2.
Afterwards, the samples were annealed at 900 ^∘C for 60 min in inert ambient. In order to characterize the implanted layers, Rutherford backscattering spectrometry in combination with the channelling (RBS / C) and transmission electron microscopy (TEM) techniques were used. TEM has revealed InAs nanocrystals in implanted samples after the annealing. It has been shown that average size and size distribution of InAs clusters depend on implantation temperature and annealing duration. Signicant diffusional redistribution of implanted species has been revealed after “hot” implantation and post-implantation annealing. We have suggested that it is caused by non-equilibrium diffusion. The radiation-enhanced diffusivities at “hot” implantation have been determined for the abovementioned experimental conditions.

Keywords: crystalline silicon, high-fluence implantation of As and In ions, InAs nanocrystals

IMPLANTACIJOS IR ATKAITINIMO REŽIMŲ ĮTAKA JONŲ PLUOŠTELIU SINTETINANT InAs NANOKRISTALUS
F. Komarov^a, L. Vlasukova^a, O. Milchanin^a, A. Komarov^a, W. Wesch^b, A.K. Togambayeva^c
aBaltarusijos valstybinis universitetas, Minskas, Baltarusija
^bFrydricho Šilerio universiteto Jenoje Kietojo kūno fizikos institutas, Jena, Vokietija
^cAl-Farabi Kazachijos nacionalinis universitetas, Almaty, Kazachija

Aprašytas nanomatmenų InAs kristalitų silicio matricoje susidarymas implantuojant As (245 keV, 4,1⋅10¹⁶ cm^–2) ir In (350 keV, 3,7⋅10¹⁶ cm^–2) atomus. Implanatuota esant 25 ir 500 ^∘C temperatūrai. Norint patvirtinti geterio (sutraukimo) reiškinį nuosėdoms augant, As ir In implantuoti pavyzdėliai papildomai apdoroti kambario temperatūroje: jie apšvitinti 100 keV energijos 1,2⋅10¹⁶ cm^–2 H₂⁺ jonų srautu. Po to pavyzdėliai buvo 60 min atkaitinami inertinėje aplinkoje 900 ^∘C temperatūroje. Implantuotiems sluoksniams apibūdinti naudoti Rezerfordo atgalinės sklaidos spektrometrijos su kanaliniu nukreipimu (RAS / K) bei peršvietimo elektroninės mikroskopijos (PEM) metodai. Implantuotuose pavyzdėliuose po atkaitinimo PEM rodo esant nanomatmenų InAs kristalus. Išsiaiškinta, kad vidutinis InAs klasterių dydis ir dydžių pasiskirstymas priklauso nuo implantavimo temperatūros ir atkaitinimo trukmės. Rasta, kad po „karšto“ implantavimo ir poimplantacinio atkaitinimo įvyksta žymus implantuotų medžiagų difuzinis persiskirstymas. Kai esant aukščiau minėtoms eksperimento sąlygoms implantavimas yra „karštas“, dėl apšvitos išsklidimas padidėja.