Влияние подложки на спектры фотолюминесценции многослойных структур CaF₂/Si

В настоящей работе продемонстрирована фотолюминесценция от многослойных CaF₂/Si структур, сформированных на поверхности подложек Si(111), Si(100) и SiO₂/Si(100) при комнатной температуре c последующим отжигом. Обсуждено влияние структуры подложки на спектры фотолюминесценция. Исследования спектров фотолюминесценции многослойных CaF₂/Si структур показали, что форма и положение максимумов зависят от типа подложки, несмотря на то, что сами многослойные структуры – толщина слоев и их количество – идентичны. Спектры фотолюминесценции образцов на монокристаллических подложках Si(100) и Si(111) похожи по форме и имеют близкие значения длин волн, соответствующих максимуму спектров фотолюминесценции. Положение максимумов спектров фотолюминесценции этих образцов соответствуют расчетам, полученным на основе эффекта квантового ограничения. В то же время формы спектров фотолюминесценции многослойной структуры на подложке из аморфного слоя оксида кремния резко отличаются от спектров образцов на монокристаллических подложках. Спектры фотолюминесценции образцов на аморфных подложках SiO₂/Si(100) имеют два максимума. Сделано предположение, что механизмы зарождения нанокристаллов кремния и их последующая кристаллизация при отжиге на аморфных подложках SiO₂/Si(100) радикально отличаются от условий формирования нанокристаллов кремния на монокристаллических подложках. Различие кристаллических структур поверхностей трех типов подложек создают различные условия для перекристаллизации при отжиге и, следовательно, приводят к различным свойствам как границ раздела данных гетероструктур, так и различным нанокристаллическим структурам слоев кремния. На основании полученных экспериментальных данных сделан вывод о влиянии кристаллографической структуры подложек на спектры фотолюминесценции.