GaN nanocrystals obtained by Ga and N implantations and thermal treatment under N2 into SiO2/Si and SiNx/Si wafers

Autor: Yousf Islem Bourezg, Djamel Bradai, C. Speisser, Cristian Mocuta, F. Le Normand, Dominique Muller, A.C. Chami, C. Bouillet, L. Aggar, Dominique Thiaudière, M. Abdesselam
Přispěvatelé: Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Elsevier, 2020, 485, ⟨10.1016/j.nimb.2020.10.012⟩
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2020, 485, ⟨10.1016/j.nimb.2020.10.012⟩
ISSN: 0168-583X
Popis: The formation of GaN nanocrystals in SiO2/Si and SiNx/Si dielectric layers implanted with Ga + and N + ions, followed by annealing at 950 °C for 60–120 min in N2, has been studied by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), synchrotron radiation X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption fine structure (XAFS) technique at the Ga K-edge, as well as by Rutherford Backscattering spectrometry (RBS), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy (RS) and Scanning electron microscopy (SEM). The effect of the dielectric matrix, of the gas annealing environment (N2) and of the annealing time at 950 °C have been investigated. GaN nanocrystals implanted near the surface are observed in SiO2/Si only. The hexagonal wurtzite crystalline structure was confirmed by HRTEM, XRD and Raman spectroscopy. However, the synthesis process is multiphasic as elemental Ga0 nanoparticles at larger depths and Ga2O3 rods (~200–300 nm) on the surface were formed in addition to implanted h-GaN, as shown by TEM, XAFS, SEM, XPS and Raman spectroscopy. Moreover, Ga atoms are always remaining on some vacant Si sites in the SiO2 matrix. The local environment around Ga is quite different in the SiNx matrix, as seen by XAFS. This difference can be explained by the gallium and nitrogen diffusions which are much faster in the case of the SiO2 matrix, as shown by RBS profiles. Results are discussed in close comparison with existing literature.
Databáze: OpenAIRE
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