Abstract
In this paper a new technique for synthesis of porous silicon layers with silver nanoparticles based on the method of low − energy and high − dose metal ion implantation into Si is proposed. For demonstration of this technique, room temperature Ag + ion implantation of polished Si wafer with ion energy of 30 keV, ion dose of 1.5 ⋅ 10 17 ion/cm 2 and ion current density of 8 μA/cm 2 was carried out. By high resolution scanning electron and atomic − force microscopy, electron probe microanalysis and Raman scattering we have shown that as a result of ion implantation a thin amorphous layer of porous Si is formed on the surface of irradiated Si with average pore sizes of 150—180 nm, pore depth of about 100 nm and wall thickness between pores of about 30—60 nm. Moreover, porous Si contains Ag nanoparticles with sizes of 5—15 nm. We established that during ion implantation the sputtering of Si surface by Ag + ions occurs which was not observed before. On the basis of these data we concluded that the proposed physical technique for porous Si formation compared to chemical techniques could be integrated into an advanced process of fabrication and improvement of electronic circuits based on industrial ion implantation.
Highlights
In this paper a new technique for synthesis of porous silicon layers with silver nanoparticles based on the method of low−energy and high−dose metal ion implantation into Si is proposed
For demonstration of this technique, room temperature Ag+ ion implantation of polished Si wafer with ion energy of 30 keV, ion dose of 1.5 ⋅ 1017 ion/cm2 and ion current density of 8 μA/cm2 was carried out
By high resolution scanning electron and atomic−force microscopy, electron probe microanalysis and Raman scattering we have shown that as a result of ion implantation a thin amorphous layer of porous Si is formed on the surface of irradiated Si with average pore sizes of 150—180 nm, pore depth of about 100 nm and wall thickness between pores of about 30—60 nm
Summary
Ключевые слова: пористый кремний, наночастицы серебра, ионная имплантация, аморфизация, распыление поверхности. В то же время достаточно давно используют технологию получения наноразмерных пор, пустот и слоев пористого материала в твердых телах в результате его высокодозовой ионной имплантации [2]. Ниже предложен новый технологический подход получения PSi на поверхности кремния с использованием имплантации ионами металла. В настоящее время активно развивается новое направление в области наноплазмоники и нанофотоники, заключающееся в том, что для повышения эффективности проявления таких оптических свойств PSi, как, например, фотолюминесценция, отражательная способность, комбинационное рассеяние света (КРС) и др., в структуру или на поверхность PSi различными способами наносят наночастицы благородных металлов [5,6,7]. С целью формирования слоев PSi одновременно с синтезом в них наночастиц серебра ниже рассмотрена возможность использования низкоэнергетической высокодозовой имплантации ионами Ag+ монокристаллического Si аналогично тому, как ранее успешно был осуществлен синтез наночастиц различных металлов в диэлектрических матрицах (неорганическом стекле, сапфире или полимере) при их облучении ионами металлов [9, 10]
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
More From: Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.