Photoluminescence characterization of -FeSi prepared by ion beam sputter deposition (IBSD) method

イオンビームスパッタ蒸着法により成膜した-FeSiの発光特性

Zhuravlev, A. V.; 山本 博之; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 社本 真一  ; 北條 喜一; 寺井 隆幸*

Zhuravlev, A. V.; Yamamoto, Hiroyuki; Shimura, Kenichiro*; Yamaguchi, Kenji; Shamoto, Shinichi; Hojo, Kiichi; Terai, Takayuki*

Si基板上に生成した-FeSiは0.8eV近くに強い発光を示すことが知られている。しかしながら、この付近にはSiの欠陥に由来するものも存在するため、-FeSi本来の発光と十分区別する必要がある。特に本研究ではイオンビームスパッタ蒸着法により-FeSiを作製していることから、イオンビームプロセスによる発光特性への影響を把握することが重要となる。このため帯溶融法及びチョコラルスキー法で作製したSi基板を用い、各試料作製過程における発光特性を測定した。Si基板上に生成した-FeSiと、これと同条件でイオン照射を行ったSi基板のみからの発光を比較した結果、0.81eVの発光はいずれの場合もアニーリングによって強度が増大する。一方発光強度の温度依存性に関してはSi基板のみのものの方がより低温で消光する傾向が見られた。

A semiconducting silicide, -FeSi, formed on a Si substrate, is known to exhibit strong photoluminescence (PL) peak at around 0.8 eV when it is annealed at high temperature (1073-1173 K). On the other hand, dislocation-related band of Si has intensity maxima at 0.81 eV. In the present study, the PL spectra were taken at the various stages of IBSD in order to understand the processes that are responsible for the observed PL enhancement. We observed a strong PL peak at around 0.8 eV in IBSD-grown -FeSi film on Si substrate, as well as in substrate itself, upon thermal annealing in air at 1153 K. The most pronounced peak at 0.8 eV was observed when Si substrates were sputter etched by Ne, prior to the thermal annealing in air. However, the temperature dependence of peak intensity of -FeSi was different from that of SE-treated Si, where thermal quenching appeared to occur at slightly lower temperature in the former.