Исследовано влияние водородной плазмы на наблюдающуюся при комнатной температуре ФЛ от самоорганизующихся Ge/Si КТ. Атомарный водород вводился в структуру путем обработки образцов в водородной плазме, получаемой в удаленном реакторе высокочастотным разрядом (40.7 МГц, 70 Вт). В эксперименте варьировались температура подложки и время экспозиции. Для исследования тепловой стабильности обработанных структур были проведены изохронные отжиги образцов в атмосфере аргона.
Рис. Спектры ФЛ исходных образцов с КТ и после обработки в плазме водорода при 250, 300, 350 и 400 °C в течение 30 мин.
На Рис. приведены типичные спектры ФЛ полученные при комнатной температуре от исходных и гидрогенезированных образцов. Широкий пик ФЛ вблизи 0.8 эВ (1.55 мкм) связан с рекомбинацией дырок локализованных в КТ Ge и электронов в напряженном (растянутом) слое Si вокруг Ge островков. Обнаружено, что исходные образцы имеют слабый сигнал ФЛ, в то время как, для образцов, обработанных в водородной плазме интенсивность ФЛ возрастает, а полоса излучения, связанная с КТ становится доминирующей. Усиление интенсивности фотолюминесценции происходит из-за пассивации центров безизлучательной рекомбинации, расположенных поблизости и внутри Ge/Si квантовых точек посредством образования Si-H или Ge-Н-связей.
Оптимальный режим гидрогенезации (температура Т=300 °С, время экспозиции t=30 мин.) обеспечивает увеличение эффективности излучения КТ на порядок величины. Дальнейшее увеличение температуры обработки в водородной плазме приводит к уменьшению интенсивности ФЛ из-за термически активируемого удаления водорода из образцов. Показано, что термический отжиг гидрогенезированных структур при температуре Т 600 °C приводит к полному разрушению Si (Ge) - H связей и падению величины интенсивности ФЛ.
