Abstract
Photoluminescence (PL) results of $Si^+$-implanted $SiO_2$films on crystalline silicon are reported. Visible and infrared PL are observed for all the samples. The PL spectrums have about 7000 $\AA$, 7400 $\AA$ and 8400 $\AA$ peak positions. As amount of $Si^+$ ion dose changed, the PL peak positions and intensity are changed. In particular, the PL spectrum has three peaks and more intensity than the other $Si^+$ ion implantation samples for $1{\times}10^{17}/cm^2$ $Si^+$ ion implantation. Not nanocrystal but defects that $Si^+$ ions treated are contributed to the PL spectrum. For the changes of $Si^+$ ion dose and annealing time, O rich radiative defects, Si rich radiative defects, and nonradiative defects control the PL spectrum. We confirmed that more radiative defects can be created by control of $Si^+$ ion dose.
실리콘이온 주입 후 $1100^{\circ}C$에서 열처리된 실리콘 산화막에서 Si+ dose 량의 변화에 대한 광루미니센스의 변화를 관찰하였다. 모든 시료에서 가시광과 적외선영역의 광루미니센스를 관찰할 수 있었다. 광루미니센스의 peak는 7000 $\AA$, 7400 $\AA$, 그리고 8400 $\AA$ 근처에 있었으며, $Si^+$ dose량이 변함에 따라 peak의 위치와 강도가 변하였다. 이온 주입되는 $Si^+$ dose량이 $1\times10^{17}\textrm{cm}^2$일 때 광루미니센스에서 특이하게 3개의 peak를 가지고 있었으며 다른 $Si^+$ dose량의 시료에 비하여 큰 강도를 보여준다. 주입된 $Si^+$ 이온들이 실리콘 산화막내에 서 결함을 생성하여서 광루미니센스에 기여를 한다. $Si^+$ dose량과 열처리 시간 등을 변화시키면 높은 에너지의 Si 위주 radiative defect, 낮은 에너지의 Si 위주 radiative defect, 그리고 nonradiative defect들이 관계하는 것으로 생각되어져 왔으나 적절한 $Si^+$ dose량으로 더 많은 radiative defect를 생성시킬 수 있음을 확인하였다. $Si^+$ dose량을 조절함으로서 광루미니센스의 peak의 위치와 강도를 제어할 수 있을 것이다.