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IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Nanoporous GeProduzione e Caratterizzazione
di Germanio Nanoporoso
Ferro Valentina
Caruso Giuseppe Lo Faro JosèStornante Rosario Ventura Luigi
Università degli Studi di CataniaFacoltà di Scienze MM. FF. e NN. - CdL in Fisica
19 Luglio 2012
Nanoporous Ge 19-07-12 1/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Outline
1 IntroduzioneGermanio Poroso
2 Preparazione e Analisi del CampioneImpiantazione IonicaSEMRBS
3 Analisi delle immagini SEMCross
4 Analisi degli spettri RBSProfilo di Ga in SiProfili di Ga in Ge e caratterizzazione
5 ConclusioniNanoporous Ge 19-07-12 2/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Outline
1 IntroduzioneGermanio Poroso
2 Preparazione e Analisi del CampioneImpiantazione IonicaSEMRBS
3 Analisi delle immagini SEMCross
4 Analisi degli spettri RBSProfilo di Ga in SiProfili di Ga in Ge e caratterizzazione
5 ConclusioniNanoporous Ge 19-07-12 2/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Outline
1 IntroduzioneGermanio Poroso
2 Preparazione e Analisi del CampioneImpiantazione IonicaSEMRBS
3 Analisi delle immagini SEMCross
4 Analisi degli spettri RBSProfilo di Ga in SiProfili di Ga in Ge e caratterizzazione
5 ConclusioniNanoporous Ge 19-07-12 2/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Outline
1 IntroduzioneGermanio Poroso
2 Preparazione e Analisi del CampioneImpiantazione IonicaSEMRBS
3 Analisi delle immagini SEMCross
4 Analisi degli spettri RBSProfilo di Ga in SiProfili di Ga in Ge e caratterizzazione
5 ConclusioniNanoporous Ge 19-07-12 2/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Outline
1 IntroduzioneGermanio Poroso
2 Preparazione e Analisi del CampioneImpiantazione IonicaSEMRBS
3 Analisi delle immagini SEMCross
4 Analisi degli spettri RBSProfilo di Ga in SiProfili di Ga in Ge e caratterizzazione
5 ConclusioniNanoporous Ge 19-07-12 2/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta-zione ionica:
Primi studi negli anni ’80 [1,2]Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cuicaratteristiche dipendono da
Energia degli ioniFluenzaTemperatura del Substrato
[1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982)
[2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989)
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta-zione ionica:
Primi studi negli anni ’80 [1,2]Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cuicaratteristiche dipendono da
Energia degli ioniFluenzaTemperatura del Substrato
[1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982)
[2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989)
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta-zione ionica:
Primi studi negli anni ’80 [1,2]Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cuicaratteristiche dipendono da
Energia degli ioniFluenzaTemperatura del Substrato
[1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982)
[2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989)
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta-zione ionica:
Primi studi negli anni ’80 [1,2]Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cuicaratteristiche dipendono da
Energia degli ioniFluenzaTemperatura del Substrato
[1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982)
[2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989)
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Fenomeno di swelling del Germanio indotto da impianta-zione ionica:
Primi studi negli anni ’80 [1,2]Osservazione di un layer amorfo e poroso, le cuicaratteristiche dipendono da
Energia degli ioniFluenzaTemperatura del Substrato
[1] Wilson, J. Appl. Phys, 53, 1698 (1982)
[2] Wang and Birtcher, APL 55, 2494 (1989)
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
100
200
300
400
500
600
700
800
Po
rous
laye
r th
ickn
ess
[n
m]
dpa
this work, Ge 300 keV Strizker, Ge 1MeV Appleton, Bi 280 keV Holland, In 120 keV Kaiser, Ge 150 keV Kaiser, Sb 190 keV Kaiser, As 150 keV
Lo swelling è unafunzione del 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
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoCos’è e perché studiarlo g
Conoscere e controllare il Ge Poroso apre nuoveprospettive nello sviluppo di sensori.
Alto rapporto superficie/volumeInteresse verso lo swelling di film di GeStudio delle variazioni di grandezze fisiche cui èsensibile
Nanoporous Ge 19-07-12 3/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoFormazione g
Nel caso di GaSb:Diffusione di vacanze ed interstiziali [3]
Nanoporous Ge 19-07-12 4/19
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SEM
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Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Germanio PorosoFormazione g
Nel caso di GaSb:Diffusione di vacanze ed interstiziali [3]
Nel caso di Ge si ipotizza lostesso principio di formazione e siosservano tre regimi al variaredella temperatura [4].
[3] Nitta et al., JAP 92, 1799 (2002)
[4] Stritzker et al., NIMB 175-177, (2001)
A B C
Nanoporous Ge 19-07-12 4/19
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SEM
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Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Produzione del Ge PorosoImpiantazione Ionica g
Ione: Ga+
Energia: 200keV (RP∼ 100nm)
Room Temperature
Area Impianto: 1”
Campioni Dosi (ions/cm2)Ge Bulk (100) 2.58E15 5E15Film Ge 200nm/SiO2 2.58E15 5E15Si Bulk (100) 5E15
Nanoporous Ge 19-07-12 5/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Produzione del Ge PorosoImpiantazione Ionica g
Ione: Ga+
Energia: 200keV (RP∼ 100nm)
Room Temperature
Area Impianto: 1”
Campioni Dosi (ions/cm2)Ge Bulk (100) 2.58E15 5E15Film Ge 200nm/SiO2 2.58E15 5E15Si Bulk (100) 5E15
Nanoporous Ge 19-07-12 5/19
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SEM
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Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Produzione del Ge PorosoImpiantazione Ionica g
Ione: Ga+
Energia: 200keV (RP∼ 100nm)
Room Temperature
Area Impianto: 1”
Campioni Dosi (ions/cm2)Ge Bulk (100) 2.58E15 5E15Film Ge 200nm/SiO2 2.58E15 5E15Si Bulk (100) 5E15
Nanoporous Ge 19-07-12 5/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Scanning Electron MicroscopyAnalisi delle Immagini g
Analisi di Superficie
Energia: 5keV
Rivelatori: In Lens
Area dei poriRaggi
Analisi in Cross
Energia: 2keV
Rivelatori: In Lens
Profili di ProfonditàCaratterizzazione deipori per il film di Ge
Nanoporous Ge 19-07-12 6/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Scanning Electron MicroscopyAnalisi delle Immagini g
Analisi di Superficie
Energia: 5keV
Rivelatori: In Lens
Area dei poriRaggi
Analisi in Cross
Energia: 2keV
Rivelatori: In Lens
Profili di ProfonditàCaratterizzazione deipori per il film di Ge
Nanoporous Ge 19-07-12 6/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Scanning Electron MicroscopyAnalisi delle Immagini g
Analisi di Superficie
Energia: 5keV
Rivelatori: In Lens
Area dei poriRaggi
Analisi in Cross
Energia: 2keV
Rivelatori: In Lens
Profili di ProfonditàCaratterizzazione deipori per il film di Ge
Nanoporous Ge 19-07-12 6/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Rutherford Backscattering Spectrometryg
Caratteristiche del fascio
Ione: 4He+
Energia: 2MeV
Caratteristiche del rivelatore
Angolo Solido Ω: 0.92mstr
Angolo di Rivelazione ϕ: 15
Nanoporous Ge 19-07-12 7/19
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SEM
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Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Rutherford Backscattering Spectrometryg
Caratteristiche del fascio
Ione: 4He+
Energia: 2MeV
Caratteristiche del rivelatore
Angolo Solido Ω: 0.92mstr
Angolo di Rivelazione ϕ: 15
Nanoporous Ge 19-07-12 7/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Rutherford Backscattering Spectrometryg
Caratteristiche del fascio
Ione: 4He+
Energia: 2MeV
Caratteristiche del rivelatore
Angolo Solido Ω: 0.92mstr
Angolo di Rivelazione ϕ: 15
Nanoporous Ge 19-07-12 7/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea224 ± 155nm2
Diametro Circolare17 ± 4nm
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
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Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea224 ± 155nm2
Diametro Circolare17 ± 4nm
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
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Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo11 ± 3nmRaggio Minimo6 ± 5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo11 ± 3nmRaggio Minimo6 ± 5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 8/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea240 ± 160nm2
Diametro Circolare19 ± 6nm
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea240 ± 160nm2
Diametro Circolare19 ± 6nm
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo11 ± 3nmRaggio Minimo6 ± 5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge Bulk - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo11 ± 3nmRaggio Minimo6 ± 5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 9/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
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SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArean.d.Diametro Circolare14.0 ± 3.5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArean.d.Diametro Circolare14.0 ± 3.5nm
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo10 ± 4nmRaggio Minimo3.8 ± 0.9nm
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 2.58 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo10 ± 4nmRaggio Minimo3.8 ± 0.9nm
Nanoporous Ge 19-07-12 10/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea300+290
−175nm2
Diametro Circolare23 ± 10nm
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliArea300+290
−175nm2
Diametro Circolare23 ± 10nm
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo14 ± 3nmRaggio Minimo7 ± 3nm
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Ge MBE - 5 E15 ions cm−2
g
Risultati SperimentaliRaggio Massimo14 ± 3nmRaggio Minimo7 ± 3nm
Nanoporous Ge 19-07-12 11/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Risultati SperimentaliConfronto tra i diversi campioni
Ge Bulk Ge Bulk Ge MBE Ge MBE5 E15 2.58 E15 5 E15 2.58 E15
Area (nm2) 240 ± 160 224 ± 155 300+290−175 n. d.
Area % 23 ± 5% 16 ± 2% 0.06+0.05−0.02 n. d.
Diametro Circ (nm) 19 ± 6 17 ± 4 23 ± 10 14.0 ± 3.5
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
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
RisoluzioneProfili di Linea g
∼6nm
∼6nm
Nanoporous Ge 19-07-12 13/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi delle Cross SectionProfondità di swelling e caratterizzazione dei porig
Ga/FilmGe 5e15
270 nm
185 nm
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
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi delle Cross SectionProfondità di swelling e caratterizzazione dei porig
Ga/FilmGe 5e15
48 nm 43 nm 43 nm 52 nm 49 nm 24 nm 27 nm 34 nm 43 nm 49 nm
69 nm54 nm75 nm 69 nm 43 nm 52 nm 39 nm 43 nm 30 nm 48 nm 64 nm
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
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi delle Cross SectionProfondità di swelling e caratterizzazione dei porig
Ga/FilmGe 5e15
91 nm
37 nm
134 nm
112 nm
134 nm 125 nm 114 nm 123 nm 114 nm
139 nm134 nm
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
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - SilicioImpianto di Ga nel Si come riferimentog
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 50
5
1 0
1 5
2 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y ( M e V )
S i - a
G a
Nanoporous Ge 19-07-12 15/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - SilicioImpianto di Ga nel Si come riferimentog
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 50
5
1 0
1 5
2 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y ( M e V )
S i - a
G a
Spessore di Si amorfo∼ 230 ± 30nm
Dose Effettiva di Impianto5.15E15 ions/cm2
2.66E15 ions/cm2
0 , 9 0 0 , 9 5 1 , 0 0 1 , 0 5 1 , 1 0 1 , 1 5 1 , 2 0 1 , 2 50
5
1 0
1 5
2 0
2 5
Norm
alized
Yield
E n e r g y [ M e V ]
2 2 8 ± 3 0 n m
1 , 4 8 1 , 5 0 1 , 5 2 1 , 5 4 1 , 5 6 1 , 5 8 1 , 6 00
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
5 , 1 5 ± 0 , 0 2 E 1 5 a t m / c m 2
Coun
ts
E n e r g y [ M e V ]
3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0D e p t h [ n m ]
0 , 0
2 , 0 x 1 0 2 0
4 , 0 x 1 0 2 0
6 , 0 x 1 0 2 0
8 , 0 x 1 0 2 0
1 , 0 x 1 0 2 1
1 , 2 x 1 0 2 1
1 , 4 x 1 0 2 1
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
Nanoporous Ge 19-07-12 15/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - SilicioImpianto di Ga nel Si come riferimentog
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 00
1 x 1 0 2 0
2 x 1 0 2 0
3 x 1 0 2 0
4 x 1 0 2 0
5 x 1 0 2 0
G a / S i C o n c e n t r a t i o n S R I M - 2 0 0 8 S i m u l a t i o n
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
Range Proiettato∼ 140nm
Nanoporous Ge 19-07-12 15/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Germanio Bulkg
Profili di impianto di Ga nel Germanio Bulk attraversosimulazioni SRIM-2008
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 00 , 0
5 , 0 x 1 0 1 9
1 , 0 x 1 0 2 0
1 , 5 x 1 0 2 0
2 , 0 x 1 0 2 0
2 , 5 x 1 0 2 0
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0
0
1 x 1 0 2 0
2 x 1 0 2 0
3 x 1 0 2 0
4 x 1 0 2 0
5 x 1 0 2 0
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
2.66E15Range Proiettato∼ 95nmDose Massima∼ 2, 3E20 atm/cm3
5.15E15Range Proiettato∼ 95nmDose Massima∼ 4, 5E20 atm/cm3
Nanoporous Ge 19-07-12 16/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Germanio Bulkg
1 , 3 1 , 4 1 , 5 1 , 6 1 , 7- 1 0
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y ( M e V )
G e + G a 2 , 5 8 E 1 5 G e + G a 5 E 1 5
1 5 0 n m
1 4 5 n m
Spessore di Ge amorfizzato dalGa alle due diverse concentrazioni
Nanoporous Ge 19-07-12 16/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
Profili di impianto di Ga nel Germanio MBE attraversosimulazioni SRIM-2008
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 00 , 0
5 , 0 x 1 0 1 9
1 , 0 x 1 0 2 0
1 , 5 x 1 0 2 0
2 , 0 x 1 0 2 0
2 , 5 x 1 0 2 0
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
F i l m G e
S i O 2
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 00
1 x 1 0 2 0
2 x 1 0 2 0
3 x 1 0 2 0
4 x 1 0 2 0
5 x 1 0 2 0
Conc
entra
tion [
atm/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
F i l m G e
S i O 2
2.66E15Range Proiettato∼ 95nmDose Massima
∼ 2, 3E20 atm/cm3
5.15E15Range Proiettato∼ 95nmDose Massima
∼ 4, 5E20 atm/cm3
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
1 , 4 0 1 , 4 5 1 , 5 0 1 , 5 5 1 , 6 0 1 , 6 5 1 , 7 00
1 02 03 04 05 06 07 08 09 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y [ M e v ]
1 9 7 ± 2 8 n m
Spessore di film MBE depositatosu SiO2 per MBE a 200C
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
1 , 4 0 1 , 4 5 1 , 5 0 1 , 5 5 1 , 6 0 1 , 6 5 1 , 7 00
1 02 03 04 05 06 07 08 09 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y [ M e V ]
F i l m G e a s d e p F i l m G e + G a 5 e 1 5
1 9 7 ± 2 8 n m1 8 8 ± 2 8 n m
Confronto degli spettri RBS delGeMBE prima e dopo l’impianto di
5.15E15 di GaNanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
1 , 4 0 1 , 4 5 1 , 5 0 1 , 5 5 1 , 6 0 1 , 6 5 1 , 7 00
1 02 03 04 05 06 07 08 09 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y [ M e V ]
F i l m G e a s d e p F i l m G e + G a 5 e 1 5
1 9 7 ± 2 8 n m1 8 8 ± 2 8 n m
270 nm
185 nm
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
0 1 0 0 2 0 0 3 0 00
1 x 1 0 2 4
2 x 1 0 2 4
3 x 1 0 2 4
Vaca
ncies
[#/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
Simulazioni SRIM-2008 per ilcalcolo di vacanze prodotte nel Ge
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
0 1 0 0 2 0 0 3 0 00
1 x 1 0 2 4
2 x 1 0 2 4
3 x 1 0 2 4
Vaca
ncies
[#/cm
3 ]
D e p t h [ n m ]
Simulazioni SRIM-2008 per ilcalcolo di vacanze prodotte nel Ge
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 00
1 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0
G a / F i l m G e , 2 0 0 k e V R o m a n o , G e 3 0 0 k e V S t r i z k e r , G e 1 M e V A p p l e t o n , B i 2 8 0 k e V H o l l a n d , I n 1 2 0 k e V K a i s e r , G e 1 5 0 k e V K a i s e r , S b 1 9 0 k e V K a i s e r , A s 1 5 0 k e V
Porou
s laye
r thick
ness
[nm]
d p a
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
Analisi RBS - GermanioImpianto di Ga nel Film di Germanio MBEg
1 , 0 0 1 , 0 5 1 , 4 0 1 , 4 5 1 , 5 0 1 , 5 50
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
Norm
alized
Yield
E n e r g y [ M e V ]
F i l m G e a s d e p F i l m G e + G a 5 e 1 5
Fenomeno di Intermixing all’interfaccia Ge/SiO2
Nanoporous Ge 19-07-12 17/19
IntroduzioneGermanio Poroso
Preparazione eAnalisi delCampioneImpiantazione Ionica
SEM
RBS
Analisi delleimmagini SEMCross
Analisi degli spettriRBSProfilo di Ga in Si
Profili di Ga in Ge ecaratterizzazione
Conclusioni
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon 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
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon 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
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon 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
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon 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
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon 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
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon quanto si riscontra nel caso del bulk.
[5] Romano et al., JAP 107, (2010)
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Conclusioni
ConclusioniRisultati Sperimentalig
Nel presente lavoro è stata studiata la morfologia del GePoroso, sia attraverso analisi SEM che RBS
Le dimensioni dei pori aumentano con la fluenza.Questo andamento rispecchia quanto presente inletteratura[5].Grosse differenze sono state evidenziate tra il GeBulk ed il Film:
Morfologia profondamente diversaPori mediamente più grandi nel filmMinor numero di pori in superficie
Nonostante le differenze, l’andamento dello spessoredi swelling in funzione del dpa per il film è in accordocon quanto si riscontra nel caso del bulk.
[5] Romano et al., JAP 107, (2010)
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