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    Formação e estabilidade térmica de nanocavidades produzidas pela implantação de He em Si

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    Nesta tese são apresentados os resultados de um estudo sistemático à respeito da formação e evolução térmica de nanocavidades de He em Si cristalino. O efeito da formação de nanocavidades de He no aprisionamento de impurezas em Si foi estudado inicialmente em distintas condições de fluência, temperatura e direção de implantação. Após as implantações, as amostras foram tratadas termicamente a 800°C e analisadas por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford em condição de canalização (RBS/C), análise de detecção por recuo elástico (ERDA), espectroscopia por emissão de íons secundários (SIMS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados experimentais mostraram que implantações de He a temperatura ambiente (Ti=Tamb) levam à formação de defeitos numa região intermediária entre a superfície e a camada onde as bolhas se formam (Rp/2), sendo 5x1015He+cm-2 a fluência mínima para a observação do fenômeno. Sua origem foi atribuída à formação de pequenas cavidades nesta região. O mesmo não é observado em implantações a Ti=350°C devido ao efeito do recozimento dinâmico dos defeitos. Estes resultados mostraram a necessidade de um estudo mais profundo a respeito dos efeitos da temperatura de implantação (Ti) na formação de bolhas em Si. Este estudo foi feito a partir de implantações de He no intervalo de temperatura entre -196°C e 350°C, sendo a fluência e a energia de implantação de 2x1016He+cm-2 e 40keV respectivamente. O efeito da proximidade à superfície foi estudado com implantações a 15keV. As amostras foram analisadas pelas mesmas técnicas referidas anteriormente. Para o caso de implantações feitas a 40keV com TiTamb pequenas bolhas são formadas durante a implantação juntamente com defeitos estendidos do tipo {311}. A formação destes defeitos é atribuida ao mecanismo de formação das bolhas baseado na emissão de átomos auto-intersticiais de Si. Distintos regimes são observados após recozimento entre 400°C e 800°C por 600s. Para Ti≤250°C observa-se a dissolução do sistema de cavidades e defeitos devido à interação mutua entre os sistemas. Para Ti>250°C cavidades esféricas e anéis de discordância são observados após recozimentos a 800°C. Finalmente, se observou que a energia de implantação (15keV) não afeta a morfologia do sistema de bolhas e defeitos formados. Porém a perda de He é cinco vezes menor que no caso de amostras implantadas a 40 keV na mesma fluência. Um mecanismo baseado na difusão aumentada por danos de irradiação é sugerido neste trabalho

    Gettering of copper in silicon at half of the projected ion range induced by helium implantation

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    Secondary ion mass spectroscopy, transmission electron microscopy, Rutherford backscattering /channeling spectrometry, and elastic recoil detection analysis measurements were used to determine the Cu gettering behavior induced by He implanted into Si samples. This study was done in an iterative way by changing the implanted He fluence (531015–331016 cm-²), implantation temperature (room temperature or 350 °C), and implantation conditions (random or channel implants). Upon postimplantation annealing at 800 °C for 600 s, in addition to the gettering at the projected range (Rp) region, the room temperature implanted samples also present Cu gettering in a region corresponding to the half of the projected range (Rp/2) depth. Also a threshold fluence (Ф≈7x1015 at/cm²) was determined for the appearance of the Rp/2 effect. In contrast, for the 350 °C implants, the Cu impurities are detected only close to the Rp region where the He induced cavities are formed. The gettering effect at Rp/2 region is discussed in terms of the cavity formation mechanisms and their influence on the point defect fluxes taking place during the thermal annealing

    The effects of implantation temperature on He bubble formation in silicon

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    In the present contribution, we report experimental results on the formation of He-induced cavities in Cz grown (1 0 0) Si samples implanted with 40 keV He+ ions to a fluence of at four implantation temperatures, 77, 133, 233 and 300 K, and submitted to rapid thermal annealing at 1073 K for 600 s. The as-implanted samples were analyzed by Rutherford backscattering/channeling spectrometry (RBS/C) and the annealed ones by transmission electron microscopy (TEM). The results obtained show that the characteristics of the produced cavity systems depends significantly on the implantation temperature. A correlation between the dynamic annealing behavior and the bubble nucleation process is proposed
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