Свойства силиката магния с примесью хрома в пористом кремнии Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, Н.Е. Демидова, И.С. Белорунова, О.Н. Горшков, М.В. Степихова, А.М. Шаронов, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
    Показана возможность простой технологии формирования соединения форстерита с примесными ионами Cr4+ в структурах на основе Si, представляющих интерес в связи с характерной люминесценцией в ближнем ИК-диапазоне. Форстерит формировался пропиткой слоев пористого кремния (ПК) на n+-и p+-Si подложках с последующим отжигом на воздухе. Отчетливый фотолюминесцентный отклик при 1:15 _m получен при комнатной температуре в слоях ПК с магнием и хромом, для которых оптимальная температура отжига близка к 700 C. Для ПК на p+-кремнии выявлена широкая линия фотолюминесценции около 1.2 _m, которая не зависит от температуры отжига и содержания магния и хрома. Эта линия, вероятно, обусловлена дислокациями кремния. Обсуждаются исследования ЭПР и электрофизических свойств структур. В слоях чистого ПК и ПК, легированного хромом, на n+-Si подложках наблюдались признаки дискретного туннелирования электронов.
    Известно, что для кристаллического силиката магния (форстерита) с примесью четырехвалентного хрома Mg2SiO4 :Cr удалось практически реализовать рекордно высокую квантовую эффективность (38%) фотолюминесценции (ФЛ) в районе наиболее высокой прозрачности систем кварцевой волоконной оптики около 1:3 _m [1]. В настоящей работе предпринята попытка систеза и исследования такой фазы в тонких слоях пористого кремния (ПК). Это представляется интересным в плане разработки совместимых с кремниевой микроэлектроникой технологий создания высокоэффективных электронолюминесцетных источников света. Своеобразие такой многофазной структуры состоит в фотонном и электронном взаимодействии нанокристаллов кремния и включений диэлектрической фазы, активированной переходными элементами. Подобные структуры интересны также и для изучения дискретного туннелирования сквозь атомы переходных элеменов [2].
    Для синтеза оксидов с замещающим кремний четырехвалентным хромом ПК привлекателен простой технологией пропитки пор водными растворами солей с последующим окислительным отжигом. Наноразменая топология ПК способствует резкому ускорению формирования оквидов при температурах, много меньших температуры роста монокристаллов форстерита.
    Настоящая работа посвящена исследованию ФЛ, ЭПР, поперечного транспорта в слоях ПК с разным содержанием хрома и магния, выращенных на сильно легированных мелкими примесями (до уровня _ 1019 cm-3) монокристаллах кремния n- и p-типа, с целью проследить влияние примесей III и V групп на уровень Ферми в ПК и его свойства. Последнее трудно сделать при обычном выращивании кристаллов Mg2SiO :Cr. Высокая проводимость кремниевой подложки почти устраняла ее вклад в ЭПР ПК и ВАХ диодных структур с прослойкой ПК.
    Слои ПК выращивались по обычной технологии анодного растворения на поверхности пластин монокристаллического кремния с ориентацией (110) в 50% растворе плавиковой кислоты в этиловом спирте в течение 10 min при плотности тока 10mA/cm2. На кремнии n-типа КЭС 0.01 вырастал слой толщиной 2:7 _m, на кремнии
    p-типа КДБ 0.005 - слой толщиной около 1 _m. ПК насыщался хромов или хромом и магнием путем пропитки водными растворами MgCl2 и CrO3 с последующими сушкой и окислительным отжигом в печи на воздухе при температурах 700 и 1000 C в течение 10 min. ............