Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1) получены расчётные профили концентрации внедрённых примесей (In, As, Sb) в Si при различных значениях энергии (E=25-30 кэВ) и дозы (Ф=2x10^16 и 4х10^16 ион/см2) ионной имплантации с учётом распыления облучаемой мишени Si 2) получены расчётные зависимости температуры на поверхности и по глубине кремния, толщине и длительности существования расплава при импульсной лазерной обработке с различной плотностью энергии импкульса 3) получены серии нанокомпозитных материалов Si-InSb и Si-InAs на основе монокристаллических Si подложек, имплантированных ионами In+Sb и In+As с оптимальной энергией и дозой и подвергнутых импульсному (ионному, лазерному и ламповому) отжигу в жидкофазном (через фазу расплава Si) режиме. Также получена серия образцов с термическим отжигом (800 и 1000 град.С) в печи (твердофазный режим) 4) определены оптимальные режимы ионной имплантации и последующих термических обработок кремния, при которых формируются наноразмерные включения фазы InSb и InAs на основе данных рентгеновской дифракции, растровой электронной микроскопии и Рамановской спектроскопии 5) получены экспериментальные профили концентрации внедрённых примесей (In, As, Sb) в Si при оптимальных режимах ионной имплантации и последующего импульсного и термического отжига с помощью методов резерфордовского обратного рассеяния и вторичной ионной масс-спектрометрии 6) получены экспериментальные ИК-спектры пропускания, отражения и поглощения на образцах Si с включениями фаз InSb и InAs, сформированных ионной имплантацией и термическими обработками. Из спектров отражения по положению полосы плазменного резонанса оценена концентрация носителей в слоях. В спектрах поглощения получена интенсивная полоса подзонного поглощения при 3.7-3.8 мкм. Из спектров эллипсометрии оценён состав слоев. 7) получены экспериментальные зависимости электрофизических параметров (тип и величина слоевой проводимости, концентрация носителей, вольт-амперные характеристики диодных структур) нанокомпозитных слоёв Si-InSb и Si-InAs от вида и концентрации внедрённых примесей и режимов импульсного и термического отжига; 8) на основе синтезированных нанокомпозитных слоёв Si-InSb и Si-InAs созданы меза-структуры фотодиодов с низким обратным темновым током и фототоком при освещении. На их основе получены спектральные зависимости фотоотклика при температурах 77 и 300 K, проявляющие расширенную до 1245 нм фоточувствительность по сравнению с промышленным Si-фотодиодом.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1) С помощью двумерного компьютерного моделирования в пакете Comsol Multiphysics получены расчетные зависимости максимальной температуры на поверхности двухслойной системы aморфный-Si(100 нм)/крист.-Si(350 мкм) и глубины её расплава при импульсной лазерной (532 нм, 10 нс) и импульсной ионной (C+, H+, 300 кэВ, 100 нс) обработке от времени с начала действия лазерного или ионного импульса при различных значениях плотности энергии импульса (0.4-1.5 Дж/см2). Также получены данные по распределению нагрева по площади обрабатываемого пятна и глубине материала. 2) С помощью одномерного компьютерного моделирования в пакете Comsol Multiphysics получены диффузионные профили имплантированной примеси As в расплавленном Si до и после импульсного лазерного и ионного отжига при различных значениях коэффициента диффузии (D=10^(-5)-10^(-3)см2/с). Сравнение расчётного профиля As в Si с экспериментальным профилем после импульсного ионного отжига (ИИО) дало величину D=3x10^(-3)см2/с. 3) Получены образцы нанокомпозитных материалов Si-InSb и Si-InAs общим количеством около 30 штук на основе монокристаллических Si подложек, последовательно имплантированных ионами In и Sb, а также In и As с одинаковой энергией (E=30 кэВ) и дозой (F=2x10^16 и 4x10^16/см2) для каждого сорта ионов и подвергнутых импульсному (наносекундному) ионному и лазерному отжигу в жидкофазном режиме. Также получены образцы со стационарным термическим отжигом (800 и 1000 град.С/30мин) и быстрым ламповым отжигом (1-6 сек) в твердофазном режиме. 4) С помощью методов СЭМ (SEM), КРС (RS), РД (XRD) и РОР (RBS) исследованы морфология поверхности, элементный и фазовый состав и кристалличность слоёв Si, последовательно имплантированных ионами In-Sb и In-As и подвергнутых импульсному и стационарному отжигу. Установлено, что имплантация и отжиг приводят к образованию на поверхности Si субмикронных (0.2-0.3 мкм) островков, насыщенных примесными атомами. Островки распределяются по поверхности более однородно после твердофазного отжига. Отжиг в жидкофазном режиме приводит к образованию ячеистых структур из островков. Установлено, что фаза InSb образуется в Si лишь при импульсном ионном отжиге, а стационарный отжиг приводит к образованию частиц Sb. Фаза InAs образуется при импульсной лазерной и стационарной термической обработке. Наилучшее восстановление нарушенной кристаллической решётки Si происходит после ионного отжига. 5) С помощью методов ВИМС (SIMS) и РОР (RBS) получены профили концентрации примесей In, As, Sb в Si после ионной имплантации, импульсного и стационарного отжига. Установлено, что имплантация локализует указанные примеси в приповерхностном слое толщиной до 70 нм. Импульсный ионный отжиг, сопровождающийся расплавлением Si на толщину около 1 мкм, приводит к глубокой диффузии примесей на сравнимую с расплавом глубину. В отличие от примесей As и Sb, примесь In после диффузии в расплаве вытесняется к поверхности в узкий слой с высокой концентрацией (до 4х10^22/ см3). Импульсный лазерный и стационарный отжиг приводят к небольшому перераспределению примесей по глубине в пределах 150 нм. 6) Исследования спектров фотолюминесценции синтезированных образцов Si-InSb и Si-InAs при 300 К и при накачке зелёным лазером (532 нм) мощностью до 300 мВт не выявили ощутимого сигнала в ИК-области (1.0-3.4 мкм), вероятно по причине повышенной безызлучательной рекомбинации в имплантированных слоях. Методом спектральной эллипсометрии были исследованы слои Si, облученные ионами In и As, и подвергнутые термическому отжигу до 1000 0С. Не удалось добиться адекватного описания полученных спектральных зависимостей углов дельта и пси в диапазоне длин волн 300-2600 нм для определения параметров n и k. Исследования оптического поглощения синтезированных образцов в ИК-области (1-20 мкм), путём измерения ИК-спектров пропускания и отражения, показали, что образцы Si-InSb и Si-InAs демонстрируют повышенную долю поглощения с пиковой величиной 45-70% в области длин волн 3.6-3.8 мкм, где поглощение исходного Si составляет около 5%. Природа такого интенсивного поглощения связана в большей степени с высокой концентрацией электронов (~ 2х10^20/см3) за счёт донорных примесей As и Sb, чем с синтезированными узкозонными материалами InSb и InAs. 7) На основе 4-х зондовых измерений в геометрии Ван дер Пау при 300 К получены зависимости электрофизических параметров слоевой проводимости (Rs) и слоевой концентрация носителей по Холлу (Ns) нанокомпозитных слоёв Si-InSb и Si-InAs от режимов импульсного и стационарного термического отжига. Установлено, что наибольшая объёмная концентрация носителей (около 2х1020 см-3) в легированных слоях образуется в результате импульсного ионного и стационарного термического отжига при 1000 оС. Эти данные согласуются с положением плазменной полосы в спектрах ИК-отражения. С помощью химического травления приготовлены меза-диодные структуры размером 3х3 мм2, на которых исследовались вольт-амперные характеристики при 77 и 300 К. Наилучшее соотношение прямого и обратного темнового токов было получено после ионного отжига. 8) На основе полученных меза-диодных структур Si-InSb и Si-InAs были проведены измерения фотоотклика в видимой и ИК-области (0.4-3 мкм) при температурах 77 и 300 К. Образцы Si-InSb, полученные импульсным ионным отжигом, показали фотоотклик в спектральной области 500-1240 нм при 300 К, который имел расширенный на ~ 40 нм длинноволновый край фоточувствительности по сравнению с промышленным Si-фотодиодом (до 1200 нм). Измерения фотоотклика на образцах Si-InAs не показали такого расширения.