Propriedades ópticas de nanoclusters de silício fabricados por implantação iônica

Um método para a fabricação de nanoclusters de Si luminescentes em uma matriz amorfa de SiO2 por implantação iônica é relatado. Medimos a dependência da dose (concentração de átomos de Si em excesso) e do tempo de recocção da fotoluminescência dos nanoclusters de Si em camadas de SiO2 à temperatura ambiente. As amostras foram fabricadas por implantação iônica e recocção subsequente. Após o recocção, uma banda de fotoluminescência abaixo de 1,7 eV foi observada. A energia do pico da fotoluminescência é quase independente do tempo de recocção, enquanto a intensidade da luminescência aumenta à medida que o tempo de recocção aumenta. Além disso, constatamos que a energia do pico da luminescência é fortemente afetada pela dose de íons de Si implantados, especialmente na faixa de alta dose. Também mostramos evidências diretas do alargamento da energia da largura de banda de partículas de Si de alguns nanômetros de tamanho, empregando espectroscopia fotoacústica. Esses resultados indicam que os fótons são absorvidos pelos nanoclusters de Si, para os quais a energia da largura de banda é modificada pelos efeitos de confinamento quântico, e a emissão não se deve simplesmente à recombinação direta de elétrons e lacunas dentro dos nanoclusters de Si, mas está relacionada a defeitos provavelmente na interface entre os nanoclusters de Si e o SiO2, para os quais o estado de energia é afetado por interações entre clusters.