Nanoporous Ge

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Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisidel Nanoporous Ge Campione Impiantazione Ionica Produzione e Caratterizzazione SEM RBS di Germanio Nanoporoso Analisi delle immagini SEM Cross Ferro Valentina Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Caruso Giuseppe Lo Faro Josè Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Stornante Rosario Ventura Luigi Conclusioni Università degli Studi di Catania Facoltà di Scienze MM. FF. e NN. - CdL in Fisica 19 Luglio 2012 Nanoporous Ge 19-07-12 1/19

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Outline Introduzione Germanio Poroso 1 Introduzione Preparazione e Analisi del Germanio Poroso Campione Impiantazione Ionica SEM 2 Preparazione e Analisi del Campione RBS Impiantazione Ionica Analisi delle immagini SEM SEM Cross Analisi degli spettri RBS RBS Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e 3 Analisi delle immagini SEM caratterizzazione Conclusioni Cross 4 Analisi degli spettri RBS Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e caratterizzazione 5 Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 2/19

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Germanio Poroso Cos’è e perché studiarlo g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta- Analisi del Campione zione ionica: Impiantazione Ionica SEM Primi studi negli anni ’80 [1,2] RBS Analisi delle Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cui immagini SEM caratteristiche dipendono da Cross Analisi degli spettri Energia degli ioni RBS Fluenza Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e Temperatura del Substrato caratterizzazione Conclusioni [1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982) [2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989) Nanoporous Ge 19-07-12 3/19

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Germanio Poroso Cos’è e perché studiarlo g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 800 Campione Impiantazione Ionica 700 Porous layer thickness [nm] SEM 600 RBS 500 Analisi delle immagini SEM Cross 400 this work, Ge 300 keV Lo swelling è una 300 Strizker, Ge 1MeV Analisi degli spettri Appleton, Bi 280 keV funzione del dpa. 200 Holland, In 120 keV RBS Kaiser, Ge 150 keV Proﬁlo di Ga in Si 100 Kaiser, Sb 190 keV Kaiser, As 150 keV Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Conclusioni dpa B. Stritzker et al. NIMB 175, 193 (2001) B.R. aPPLETON et al., APL 41, 711 (1982) O.W. Holland et al., JAP 54, 2295 (1983) R.J. KAISER et al., Thin Solid Films 518, 2323 (2010) Nanoporous Ge 19-07-12 3/19

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Germanio Poroso Cos’è e perché studiarlo g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Conoscere e controllare il Ge Poroso apre nuove Campione Impiantazione Ionica prospettive nello sviluppo di sensori. SEM RBS Alto rapporto superficie/volume Analisi delle immagini SEM Interesse verso lo swelling di film di Ge Cross Analisi degli spettri Studio delle variazioni di grandezze fisiche cui è RBS Profilo di Ga in Si sensibile Profili di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 3/19

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Germanio Poroso Formazione g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Nel caso di GaSb: Campione Impiantazione Ionica Diffusione di vacanze ed interstiziali [3] SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 4/19

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Germanio Poroso Formazione g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Nel caso di GaSb: Campione Impiantazione Ionica Diffusione di vacanze ed interstiziali [3] SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Nel caso di Ge si ipotizza lo A B C Conclusioni stesso principio di formazione e si osservano tre regimi al variare della temperatura [4]. [3] Nitta et al., JAP 92, 1799 (2002) [4] Stritzker et al., NIMB 175-177, (2001) Nanoporous Ge 19-07-12 4/19

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Produzione del GePoroso Impiantazione Ionica g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Ione: Ga+ Energia: 200keV (RP Campioni Dosi (ions/cm2 ) ∼ 100nm) Ge Bulk (100) 2.58E15 5E15 Film Ge 200nm/SiO2 2.58E15 5E15 Si Bulk (100) 5E15 Room Temperature Area Impianto: 1” Nanoporous Ge 19-07-12 5/19

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Scanning Electron Microscopy Analisi delle Immagini g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Analisi di Superficie Impiantazione Ionica SEM Energia: 5keV RBS Analisi delle Rivelatori: In Lens immagini SEM Cross Area dei pori Analisi degli spettri RBS Raggi Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e caratterizzazione Analisi in Cross Conclusioni Energia: 2keV Rivelatori: In Lens Profili di Profondità Caratterizzazione dei pori per il film di Ge Nanoporous Ge 19-07-12 6/19

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Rutherford Backscattering Spectrometry g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Caratteristiche del fascio Caratteristiche del rivelatore Conclusioni + Ione: 4He Angolo Solido Ω: 0.92mstr Energia: 2MeV Angolo di Rivelazione ϕ: 15◦ Nanoporous Ge 19-07-12 7/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 224 ± 155nm2 Diametro Circolare 17 ± 4nm Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 224 ± 155nm2 Diametro Circolare 17 ± 4nm Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 11 ± 3nm Raggio Minimo 6 ± 5nm Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 11 ± 3nm Raggio Minimo 6 ± 5nm Nanoporous Ge 19-07-12 8/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 240 ± 160nm2 Diametro Circolare 19 ± 6nm Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 240 ± 160nm2 Diametro Circolare 19 ± 6nm Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 11 ± 3nm Raggio Minimo 6 ± 5nm Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge Bulk -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 11 ± 3nm Raggio Minimo 6 ± 5nm Nanoporous Ge 19-07-12 9/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area n.d. Diametro Circolare 14.0 ± 3.5nm Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area n.d. Diametro Circolare 14.0 ± 3.5nm Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 10 ± 4nm Raggio Minimo 3.8 ± 0.9nm Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -2.58 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 10 ± 4nm Raggio Minimo 3.8 ± 0.9nm Nanoporous Ge 19-07-12 10/19

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Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

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Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

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Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 300+290 nm2 −175 Diametro Circolare 23 ± 10nm Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

46.
Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Area 300+290 nm2 −175 Diametro Circolare 23 ± 10nm Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

47.
Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 14 ± 3nm Raggio Minimo 7 ± 3nm Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

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Ge MBE -5 E15 ions cm−2 g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Risultati Sperimentali Raggio Massimo 14 ± 3nm Raggio Minimo 7 ± 3nm Nanoporous Ge 19-07-12 11/19

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Risultati Sperimentali Confronto tra i diversi campioni Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Ge Bulk Ge Bulk Ge MBE Ge MBE Analisi delle 5 E15 2.58 E15 5 E15 2.58 E15 immagini SEM Cross Area (nm2 ) 240 ± 160 224 ± 155 300+290 −175 n. d. Analisi degli spettri RBS Area % 23 ± 5% 16 ± 2% 0.06+0.05 −0.02 n. d. Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Diametro Circ (nm) 19 ± 6 17 ± 4 23 ± 10 14.0 ± 3.5 Conclusioni Rmax (nm) 11 ± 3 11 ± 3 14 ± 3 10 ± 4 Rmin (nm) 6±2 6±5 7±3 3.8 ± 0.9 Nanoporous Ge 19-07-12 12/19

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Risoluzione Profili di Linea g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni ∼6nm ∼6nm Nanoporous Ge 19-07-12 13/19

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Analisi delle CrossSection Profondità di swelling e caratterizzazione dei porig Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Ga/FilmGe 5e15 Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri 185 nm RBS Proﬁlo di Ga in Si 270 nm Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Regione che ha subito swelling ∼ 185nm. I pori sono più larghi in profondità del ∼ 10 ÷ 60%. I pori si estendono ∼ 125nm in profondità. Nanoporous Ge 19-07-12 14/19

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Analisi delle CrossSection Profondità di swelling e caratterizzazione dei porig Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Ga/FilmGe 5e15 Analisi del Campione 48 nm 43 nm 43 nm 52 nm 49 nm 24 nm 27 nm 34 nm 43 nm 49 nm Impiantazione Ionica SEM RBS 75 nm 54 nm 69 nm 43 nm 52 nm 39 nm 43 nm 30 nm 48 nm 64 nm Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Regione che ha subito swelling ∼ 185nm. I pori sono più larghi in profondità del ∼ 10 ÷ 60%. I pori si estendono ∼ 125nm in profondità. Nanoporous Ge 19-07-12 14/19

53.
Analisi delle CrossSection Profondità di swelling e caratterizzazione dei porig Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Ga/FilmGe 5e15 Analisi del Campione Impiantazione Ionica 37 nm SEM RBS 91 nm Analisi delle 134 nm 114 nm 123 nm 114 nm 125 nm 134 nm 134 nm 139 nm immagini SEM 112 nm Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Regione che ha subito swelling ∼ 185nm. I pori sono più larghi in profondità del ∼ 10 ÷ 60%. I pori si estendono ∼ 125nm in profondità. Nanoporous Ge 19-07-12 14/19

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Analisi RBS -Silicio Impianto di Ga nel Si come riferimentog Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 2 0 Campione Impiantazione Ionica S i-a 1 5 SEM N o r m a liz e d Y ie ld RBS 1 0 Analisi delle immagini SEM 5 Cross G a Analisi degli spettri 0 RBS 1 ,0 0 1 ,0 5 1 ,1 0 1 ,1 5 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 1 ,6 0 1 ,6 5 Proﬁlo di Ga in Si E n e rg y (M e V ) Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 15/19

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Analisi RBS -Silicio Impianto di Ga nel Si come riferimentog Introduzione Germanio Poroso Preparazione e 2 0 Analisi del Campione Spessore di Si amorfo S i-a 1 5 Impiantazione Ionica ∼ 230 ± 30nm N o r m a liz e d Y ie ld SEM RBS 1 0 Analisi delle Dose Effettiva di Impianto immagini SEM 5.15E15 ions/cm2 5 Cross G a 2.66E15 ions/cm2 0 Analisi degli spettri 1 ,0 0 1 ,0 5 1 ,1 0 1 ,1 5 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 1 ,6 0 1 ,6 5 RBS E n e rg y (M e V ) Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione D e p th [n m ] 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 2 5 Conclusioni 2 2 8 ± 3 0 n m 3 5 0 1 ,4 x 1 0 2 1 2 0 3 0 0 2 1 1 ,2 x 1 0 ] 3 2 5 0 2 1 C o n c e n tr a tio n [a tm /c m 1 ,0 x 1 0 N o r m a liz e d Y ie ld 1 5 2 0 0 8 ,0 x 1 0 2 0 C o u n ts 1 0 1 5 0 2 0 5 ,1 5 ± 0 ,0 2 E 1 5 6 ,0 x 1 0 a tm /c m 2 1 0 0 4 ,0 x 1 0 2 0 5 5 0 2 ,0 x 1 0 2 0 0 0 0 ,0 0 ,9 0 0 ,9 5 1 ,0 0 1 ,0 5 1 ,1 0 1 ,1 5 1 ,2 0 1 ,2 5 1 ,4 8 1 ,5 0 1 ,5 2 1 ,5 4 1 ,5 6 1 ,5 8 1 ,6 0 E n e rg y [M e V ] E n e rg y [M e V ] Nanoporous Ge 19-07-12 15/19

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Analisi RBS -Silicio Impianto di Ga nel Si come riferimentog Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 5 x 1 0 2 0 G a /S i C o n c e n tr a tio n Campione S R IM - 2 0 0 8 S im u la tio n Impiantazione Ionica ] 2 0 4 x 1 0 3 SEM C o n c e n tr a tio n [a tm /c m RBS 2 0 3 x 1 0 Analisi delle immagini SEM 2 0 Cross 2 x 1 0 Analisi degli spettri 2 0 RBS 1 x 1 0 Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e 0 caratterizzazione 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 Conclusioni D e p th [n m ] Range Proiettato ∼ 140nm Nanoporous Ge 19-07-12 15/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Germanio Bulkg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Profili di impianto di Ga nel Germanio Bulk attraverso Analisi del Campione simulazioni SRIM-2008 Impiantazione Ionica 2 0 SEM 5 x 1 0 2 0 RBS 2 ,5 x 1 0 2 0 4 x 1 0 Analisi delle 2 ,0 x 1 0 2 0 ] ] 3 3 C o n c e n tr a tio n [a tm /c m C o n c e n tr a tio n [a tm /c m immagini SEM 3 x 1 0 2 0 2 0 1 ,5 x 1 0 Cross 2 0 2 x 1 0 Analisi degli spettri 1 ,0 x 1 0 2 0 RBS 2 0 5 ,0 x 1 0 1 9 1 x 1 0 Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e 0 ,0 0 caratterizzazione 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 D e p th [n m ] D e p th [n m ] Conclusioni 2.66E15 5.15E15 Range Proiettato Range Proiettato ∼ 95nm ∼ 95nm Dose Massima Dose Massima ∼ 2, 3E20 atm/cm3 ∼ 4, 5E20 atm/cm3 Nanoporous Ge 19-07-12 16/19

58.
Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Germanio Bulkg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione 7 0 G e + G a 2 ,5 8 E 1 5 Impiantazione Ionica G e + G a 5 E 1 5 SEM 6 0 RBS 5 0 Analisi delle N o r m a liz e d Y ie ld 1 5 0 n m immagini SEM 4 0 Cross 1 4 5 n m 3 0 Analisi degli spettri RBS 2 0 Profilo di Ga in Si Profili di Ga in Ge e 1 0 caratterizzazione 0 Conclusioni -1 0 1 ,3 1 ,4 1 ,5 1 ,6 1 ,7 E n e rg y (M e V ) Spessore di Ge amorfizzato dal Ga alle due diverse concentrazioni Nanoporous Ge 19-07-12 16/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Profili di impianto di Ga nel Germanio MBE attraverso Campione simulazioni SRIM-2008 Impiantazione Ionica SEM 2 0 5 x 1 0 RBS 2 0 2 ,5 x 1 0 Analisi delle 2 0 4 x 1 0 2 0 2 ,0 x 1 0 immagini SEM ] ] 3 3 C o n c e n tr a tio n [a tm /c m C o n c e n tr a tio n [a tm /c m 2 0 Cross 3 x 1 0 2 0 1 ,5 x 1 0 Analisi degli spettri 2 0 2 x 1 0 2 0 1 ,0 x 1 0 RBS F ilm G e F ilm G e Profilo di Ga in Si 5 ,0 x 1 0 1 9 1 x 1 0 2 0 Profili di Ga in Ge e S iO S iO 2 2 caratterizzazione 0 ,0 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 Conclusioni D e p th [n m ] D e p th [n m ] 2.66E15 5.15E15 Range Proiettato Range Proiettato ∼ 95nm ∼ 95nm Dose Massima Dose Massima ∼ 2, 3E20 atm/cm3 ∼ 4, 5E20 atm/cm3 Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

60.
Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e 9 0 Analisi del Campione 8 0 Impiantazione Ionica SEM 7 0 RBS 6 0 N o r m a liz e d Y ie ld Analisi delle immagini SEM 5 0 Cross 4 0 Analisi degli spettri 1 9 7 ± 2 8 n m 3 0 RBS Profilo di Ga in Si 2 0 Profili di Ga in Ge e caratterizzazione 1 0 Conclusioni 0 1 ,4 0 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 1 ,6 0 1 ,6 5 1 ,7 0 E n e rg y [M e v ] Spessore di film MBE depositato su SiO2 per MBE a 200◦ C Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e 9 0 Analisi del Campione 8 0 F ilm G e a s d e p Impiantazione Ionica F ilm G e + G a 5 e 1 5 SEM 7 0 RBS 6 0 N o r m a liz e d Y ie ld Analisi delle immagini SEM 5 0 Cross 4 0 1 8 8 ± 2 8 n m Analisi degli spettri 3 0 1 9 7 ± 2 8 n m RBS Proﬁlo di Ga in Si 2 0 Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione 1 0 Conclusioni 0 1 ,4 0 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 1 ,6 0 1 ,6 5 1 ,7 0 E n e rg y [M e V ] Confronto degli spettri RBS del GeMBE prima e dopo l’impianto di 5.15E15 di Ga Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso 9 0 Preparazione e 8 0 F ilm G e a s d e p Analisi del F ilm G e + G a 5 e 1 5 Campione 7 0 Impiantazione Ionica 6 0 SEM N o r m a liz e d Y ie ld RBS 5 0 Analisi delle 4 0 1 8 8 ± 2 8 n m immagini SEM 1 9 7 ± 2 8 n m 3 0 Cross 2 0 Analisi degli spettri RBS 1 0 Proﬁlo di Ga in Si 0 Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione 1 ,4 0 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 1 ,6 0 1 ,6 5 1 ,7 0 E n e rg y [M e V ] Conclusioni 185 nm 270 nm Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 3 x 1 0 2 4 Campione ] 3 V a c a n c ie s [# /c m Impiantazione Ionica 2 x 1 0 2 4 SEM RBS 1 x 1 0 2 4 Simulazioni SRIM-2008 per il Analisi delle immagini SEM 0 calcolo di vacanze prodotte nel Ge 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 Cross D e p th [n m ] Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 3 x 1 0 2 4 Campione ] 3 V a c a n c ie s [# /c m Impiantazione Ionica 2 x 1 0 2 4 SEM RBS 1 x 1 0 2 4 Simulazioni SRIM-2008 per il Analisi delle immagini SEM 0 calcolo di vacanze prodotte nel Ge 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 Cross D e p th [n m ] Analisi degli spettri 8 0 0 RBS Proﬁlo di Ga in Si 7 0 0 Proﬁli di Ga in Ge e P o r o u s la y e r th ic k n e s s [n m ] caratterizzazione 6 0 0 Conclusioni 5 0 0 4 0 0 G a /F ilm G e , 2 0 0 k e V R o m a n o , G e 3 0 0 k e V 3 0 0 S tr iz k e r , G e 1 M e V A p p le to n , B i 2 8 0 k e V 2 0 0 H o lla n d , In 1 2 0 k e V K a is e r , G e 1 5 0 k e V K a is e r , S b 1 9 0 k e V 1 0 0 K a is e r , A s 1 5 0 k e V 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 d p a Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Analisi RBS -Germanio Impianto di Ga nel Film di Germanio MBEg Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del 7 0 7 0 Campione F ilm G e a s d e p Impiantazione Ionica 6 0 F ilm G e + G a 5 e 1 5 6 0 SEM 5 0 5 0 RBS N o r m a liz e d Y ie ld Analisi delle 4 0 4 0 immagini SEM 3 0 3 0 Cross 2 0 2 0 Analisi degli spettri RBS 1 0 1 0 Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e 0 0 caratterizzazione 1 ,0 0 1 ,0 5 1 ,4 0 1 ,4 5 1 ,5 0 1 ,5 5 Conclusioni E n e rg y [M e V ] Fenomeno di Intermixing all’interfaccia Ge/SiO2 Nanoporous Ge 19-07-12 17/19

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Conclusioni Risultati Sperimentalig Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del Ge Campione Impiantazione Ionica Poroso, sia attraverso analisi SEM che RBS SEM RBS Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza. Analisi delle Questo andamento rispecchia quanto presente in immagini SEM Cross letteratura[5]. Analisi degli spettri RBS Grosse differenze sono state evidenziate tra il Ge Profilo di Ga in Si Bulk ed il Film: Profili di Ga in Ge e caratterizzazione Morfologia profondamente diversa Conclusioni Pori mediamente più grandi nel film Minor numero di pori in superficie Nonostante le differenze, l’andamento dello spessore di swelling in funzione del dpa per il film è in accordo con quanto si riscontra nel caso del bulk. [5] Romano et al., JAP 107, (2010) Nanoporous Ge 19-07-12 18/19

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Conclusioni g Introduzione Germanio Poroso Preparazione e Analisi del Campione Impiantazione Ionica SEM Grazie per l’attenzione RBS Analisi delle immagini SEM Cross Analisi degli spettri RBS Proﬁlo di Ga in Si Proﬁli di Ga in Ge e caratterizzazione Conclusioni Nanoporous Ge 19-07-12 19/19

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