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A u S G e w ä H L t e p r o J e K t e – S e L e C t e d p r o J e C t S
Untersuchung zu den Ursachen der durch
Versetzungen hervorgerufenen D-Band
Lumineszenz in Si unter Nutzung regulärer
Versetzungs-Netzwerke
Die Verwendung von Versetzungen zur Realisierung von
lichtemittierenden Dioden (LEDs) aus Silizium ist in der
Fachwelt auf starkes Interesse gestoßen. Allerdings war
bisher der Zusammenhang zwischen der D-Band-Lumineszenz
der Versetzungen und ihrer mikroskopischen
Struktur nicht ausreichend bekannt. Daher war es unser
Ziel, den Einfluss der Versetzungsstruktur insbesondere
auf die D1-Linie zu untersuchen, die bei etwa 0,8 eV
(1,55 µm) auftritt und die für die Anwendung wichtig ist.
Das Direktbonden von Si-Wafern ermöglicht eine reproduzierbare
Herstellung von regulären periodischen
Versetzungsstrukturen an der gebondeten Grenzfläche,
den Versetzungs-Netzwerken. Die Fehlorientierung zwischen
den Wafern, d.h. die Winkel für die Verdrehung
und Verkippung, bestimmt unmittelbar den mittleren
Abstand zwischen den Stufen- und Schraubenversetzungen.
Die gute Reproduzierbarkeit des Prozesses für
das Direktbonden, der vom MPI für Mikrostrukturphysik
Halle entwickelt worden war, erlaubt die Nutzung der
Netzwerke zur Analyse des Zusammenhanges zwischen
ihrer Struktur und ihren optischen sowie Rekombinationseigenschaften.
In Abb. 29 sind TEM-Aufnahmen
von Netzwerken mit unterschiedlicher Struktur gezeigt,
die am MPI Halle angefertigt wurden. Die Dichte der
Schrauben- (D SC ) und Stufen-Versetzungen (D ED ), ihr
Verhältnis R = D SC / D ED und die totale Versetzungsdichte
DTOT = D SC + D ED wurden aus den mittleren Abständen
zwischen diesen Versetzungen ermittelt.
Analysis of the origin of dislocation
related d-Band Luminescence in Silicon
using regular dislocation Networks
Applications of dislocations in silicon for fabrication
of all-silicon light emitting diodes (leD) are recently
attracting broad interest. A relation of the D-band
luminescence of dislocations with their microscopic
structure has not yet been established in a satisfactory
way. our goal was to analyze the influence of the
dislocation structure on the D1-line luminescence
appearing at about 0.8 eV (1.55 µm), which is important
for practical implementation.
Direct bonding of Si wafers allows reproducible formation
of regular, periodic dislocation structures
at the bonded interface, the so-called dislocation
networks. the misorientation between the wafers,
i.e. the angles for tilt α tI and for twist α tW , strictly
define average distances between lines of screw and
edge dislocations, respectively. A good reproducibility
of the bonding process, developed at MpI for
Microstructure physics in Halle, allows analysing the
influence of the structural properties of dislocation
networks on their optical and recombination activity.
Fig. 29 shows teM micrographs of networks with
different structure produced by MpI Halle. the density
of the screw (D SC ) and edge (D eD ) dislocations,
their ratio R=D SC /D eD and total density of dislocations
D tot = D SC + D eD was estimated from average distances
between the dislocations.
Abb. 29: TEM-Abbildung der Struktur der Versetzungsnetzwerke
in den Proben B1 und B3. Die Richtungen der Stufen-
bzw. Schrauben-Versetzungen sind markiert.
Fig. 29: teM micrographs of the structure of the dislocation
networks in samples B1 and B3. Crystal directions for
the edge and screw dislocations are shown in the
images by arrows.
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