Propiedades ópticas de nanoclusters de silicio fabricados por implantación de iones

Se informa de un método para la fabricación de nanoclusters de Si luminescentes en una matriz de SiO2 amorfa mediante implantación de iones. Hemos medido la dependencia de la dosis (concentración de átomos de Si en exceso) y el tiempo de recocido de la fotoluminiscencia de los nanoclusters de Si en capas de SiO2 a temperatura ambiente. Las muestras se fabricaron mediante implantación de iones y posterior recocido. Después del recocido, se ha observado una banda de fotoluminiscencia por debajo de 1.7 eV. La energía del pico de la fotoluminiscencia resulta ser casi independiente del tiempo de recocido, mientras que la intensidad de la luminescencia aumenta a medida que se incrementa el tiempo de recocido. Además, encontramos que la energía del pico de la luminescencia está fuertemente afectada por la dosis de iones de Si implantados, especialmente en el rango de alta dosis. También mostramos evidencia directa de la ampliación de la energía de la banda prohibida de partículas de Si de unos pocos nanómetros de tamaño mediante espectroscopía fotoacústica. Estos resultados indican que los fotones son absorbidos por los nanoclusters de Si, para los cuales la energía de la banda prohibida se modifica por efectos de confinamiento cuántico, y la emisión no se debe simplemente a la recombinación directa electrón–hueco dentro de los nanoclusters de Si, sino que está relacionada con defectos probablemente en la interfaz entre los nanoclusters de Si y SiO2, cuya energía de estado se ve afectada por interacciones entre clusters.