x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ x 9 ª l 0 p xì ø Í ¸^ ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 100-715

(1)

®

o° Ë ÑM Ö « x ¢ ÷ m ÇP É b Ø my ¢= k

Ð0 å * å ^∗

1 l

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ x 9 ª l 0 p xì ø Í ¸^ ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 100-715

L

|) o Ú

â

B@ / < Æ § & ñ Ð@ / < Æ x 9 õ < Æ7 á x½ + Ë ½ ¨" é ¶, 6 x 449-701 (2004¸ 2 Z 4 23{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

¸ & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 ` ¦ Ã º e H y n C É r Å Ò Ð F g: x s è ç ß F g interconnection \ Ö ¸6 x½ + É Ã º e

` ¦ ÷ rë ß m , r F g % ò % i F g ³ ðr è \ & h 6 x½ + É Ã º e . : r 8 ú x : r \ " f H µ 1 ÏF g l 0 p x ¸ & ñ z

ó B H ì ø Í ¸^ _ 7 á x À ÓZ > ] j Z O ` ¦ / B N| 9 z ó B H, ¸ & ñ z ó B H, Si-rich í ß oz ó B H, B ÐÀ Ó ¸i ç z

´o B H í H " f Ð [ O " î ô Ç . Ö ¦ Q Õ ª F g : £ ¤$ í [ þ t` ¦ è> h 9 z ´] j& h 6 £ x6 x` ¦ 0 A # K K ½ + É ë H ]

j& h 1 p x` ¦ t & h ½ + É כ s .

PACS numbers: 81, 60, 71

Keywords: z ´o B H, / B N| 9 , ¸ & ñ

I. " e Â ] Ø

Si ì ø Í ¸^ & ³@ /l Õ ü t \ Ù þ d & h % i ½ + É` ¦ ½ + É Ã º e H :

£

¤$ í É r Õ ª \ -t ½ × ¼Ì ss 1.12 eV Ð" f © : r 1 l x s 0

p

x 9, Û ¼Û ¼ Ð í ß oz ´o B H(SiO

2

)` ¦ + þ A$ í # é ß { 9 chip {

© 10

⁸

> h s © _ | 9 & h ¸ 0 p x l M :ë H s . ÷ r ë ß m

f â 300 mm s © _ é ß & ñ Si` ¦ ª í ß ½ + É Ã º e H l

Õ ü t s > hµ 1 Ï÷ &# Q, $ § 4 ¦ ¦5 Å q @ /6 x| ¾ Ó_ & ñ Ð\ ¦ À Ó

\

> 4 R Å Ò H õ \ ¦ ± ú ¢> Ù þ ¡ . Õ ª Q ¸Z þ t± ú 8¹ ¡ ¤

Ø Ô ¦ @ /6 x| ¾ Ó_ & ñ Ð 9 כ ¹ < Ê\ | 9 & h ¸ 7 £ x

9 é ß { 9 è ç ß _ interconnection \ µ 1 Ï\ P õ 5 Å q ¸t ë

H ] j& h ` ¦ K K H r & h ` ¦ ´ ú > ÷ &% 3 . s \ ¦ F G4 ¤

½ +

É Ã º e H ~ ½ ÓZ O × æ_ y n C` ¦ s 6 xô Ç è s

H כ É r Â Ò ½ + É Ã º \ O H z ´s . Õ ª Q Si ì ø Í ¸^ y n C

\

Ö ¸$ í o t 3 l w # Ö ¸$ í o ) a o½ + ËÓ ü tì ø Í ¸^ \ ¦ | 9 & h o

H X <\ ¸ q 6 x s l Õ ü t& h ô Ç> \ ¦ t ¦ e . þ j

H ´ ú § É r ½ ¨ [ þ t s ¸¹ ¡ § Ü ¼ Ð Si F g è _ ½ ¨ $ í õ

z \ F g ¸ ' a [1], GHz/ å L F g ¸l [2], F g Û ¼0 A u

[3], ¦5 Å q CMOS F gy t è [4], 1.55 um Ge F g Ø ¦ è

, p [ j/ B N l Õ ü t` ¦ s 6 xô Ç Si F g è [ þ t s > hµ 1 Ï × æ s

© 6 x o÷ &# Qe . Õ ª Q f t z ´] j& h Si F g l 0

p

x` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 A # H F g " é ¶(LED ü < LD)Ü ¼ Ð" f_ Si` ¦

>

hµ 1 Ï # ô Ç .

∗

E-mail: [email protected]

" f t è ß Ã º¸ 1 l xî ß Si> ì ø Í ¸^ _ µ 1 ÏF g: £ ¤$ í É r

½

¨ [ þ t_ ' a d _ @ / © s % 3 ¦, Si ¸ & ñ ½ ¨ ¸\ " f µ 1 Ï F

g (light emission)_ µ 1 Ï| Ê ê F g è 6 £ x6 x_ 0 p x

$ í

Ü ¼ Ð # ½ ¨ @ / © s ÷ &# Q M ® o . s כ É r ¸ & ñ Si(nanocrystalline Si, nc-Si) ì ø Í ¸^ \ " f © : r F g À Òp W 1 G '

pÛ ¼(photoluminescence, PL)\ ¦ µ 1 Ï| ¦ s Qô Ç µ 1 ÏF g & ³

© ` ¦ ¸ß ¼l _ Si & ñ î ß \ " f î rì ø Í (carriers)_

ª ½ ¨5 Å q ´ òõ (quantum confinement effect)\ [5–9] _ K

" f K $ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ 8 ú ¤µ 1 Ï÷ &% 3 . z ´] j þ j í Ð ç ß ] X ;s + þ

A Si ì ø Í ¸^ \ " f Z } É r ´ òÖ ¦_ y n Cs © : r \ " f ' a8 £ ¤ ) a כ

É

r / B N| 9 Si\ " fs [8]. s Ê ê Ð Ã º ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò

#

Q4 R" f / B N| 9 ³ ð µ 1 ÏF g è Si | 9 & h è \ & h 6 x ÷ &% 3 Ü

¼ 9, Õ ª µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ s 1 %\ ¦ Å > ÷ &% 3 [10,11]. ÷ rë ß

m ¸ & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 ` ¦ Ã º e H r F g % ò

%

i É r F g ³ ðr è \ ¸ 6 £ x6 x½ + É Ã º e [12–15].

s

X O 1 p w þ j H \ Si ¸ F g ì r \ " f_ Å Òכ ¹ s Ã »

H ¸ & ñ Sis õ Y Us $ _ : £ ¤$ í ` ¦ | 9 Ã º e Ö ¼

H כ s . s כ s o] j ) a כ É r 2000¸ Nature t

\

Pavesi 1 p x s F g* 3 i ç \ _ K " f Y Us $ _ l : r : £ ¤$ í optical gain` ¦ S \ 1 p q " f Â Ò' s [16]. & ³F s \ @ / K

" f H 7 Hê ø Ís > 5 Å q ÷ & ¦ e H X < Pavesi Õ ªÒ ¨ s ü @\ H

f Ì º§ Â > q 5 p wô Ç õ \ ¦ % 3 % 3 H Ð ¦ H \ O Ü ¼ 9 Õ

ª ì ø Í@ /_ Ð ¦ë ß s e l M :ë H s [17,18]. Õ ª Q þ j H p

² D G F « Ñ < Æ r(MRS)\ " f ¸ 7 H_ e % 3 1 p w s r F g 6

x Si Y Us $ _ z ´ & ³ 0 p x$ í É r ß ¼ ¦ ½ + É Ã º e . s ü <

-201-

(2)

H ² ú o & h ü @ % ò % i _ Si Y Us $ H s p _ > hµ 1 Ï é ß

>

\ ü < e # Q" f î r © A \ ] j¾ ¡ § o| ¨ c Ã º e ` ¦ כ Ü ¼ Ð

Ð# t l M :ë H \ Si Y Us $ \ ¦ s 6 xô Ç F g: x l Õ ü t_ S \ l

& h µ 1 Ï ¸ / B I z ´ & ³| ¨ c Ã º e ` ¦ כ s .

Si ¸ & ñ _ ] j ~ ½ ÓZ O É r B Ä º ª > r ¸÷ & ¦ e t

ë ß Á ºo ª | 9 _ Si ¸ & ñ ` ¦ ] j % i 8 ¸ Õ

ª ~ ½ ÓZ O s l > r_ ì ø Í ¸^ / B N& ñ ¦ ¸ ú Â Ò½ + Ë÷ &t 3 l wô Ç

Si ¸ F g ½ ¨ & ³ É r z ´+ « >z ´\ " fë ß 0 p x ¦ í ß \ O Ü

¼ Ð ÷ &t 3 l w½ + É כ s . F g l 0 p x ¸Si ] j Z O É r Y >

t e H X <, f ] X & h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f þ j í Ð y n C` ¦ ' a8 £ ¤ ô

Ç / B N| 9 Si ] j Z O õ CVDü <° ú É r c ç Z O ` ¦ s 6 x # f ] X

¸ & ñ Si ~ Ã Ì} ` ¦ ] j H ~ ½ ÓZ O s e . ¢ ¸ H í ß

oSi` ¦ s 6 x H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f 7 £ x Ã Ì ) a SiO

_x

(x < 2)` ¦ ¦

: r \ " f(T

A

≥ 1050 ∼ 1100

^◦

C) \ P % o # © ì r o Ù ¼

Ð" f ¸ & ñ ` ¦ + þ A$ í H ~ ½ ÓZ O õ SiO

2

ü < ° ú É r Â Ò ¸^

\

s : r Å Ò{ 9 s sputtering ô Ç Ê ê \ P % o Ð ¸ & ñ ` ¦ + þ

A$ í ½ + É Ã º e . þ j H \ H Si \ B ÐÀ Ó s : r` ¦ ¸i ç < ÊÜ ¼

Ð B ÐÀ Ós : r` ¦ µ 1 ÏF g× æd Ü ¼ Ð s 6 x H ~ ½ ÓZ O s ½ ¨÷ &

#

Q B ÐÀ Ó ¸i ç F g l 0 p x ¸ & ñ Si ~ ½ ÓZ O s y F g` ¦ ~ Ã Î ¦ e

.

: r 8 ú x : r \ " f H µ 1 ÏF g l 0 p x ¸ & ñ Siì ø Í ¸^ _ 7 á x À ÓZ > ]

j Z O õ Õ ª[ þ t_ : £ ¤$ í [ þ t` ¦ ¸ ô Ç õ \ ¦ è> h 9 z ´ ]

j& h 6 £ x6 x` ¦ 0 A # K K ½ + É ë H ] j& h 1 p x` ¦ t & h ½ + É

כ s .

II. Ä ] Ø Â ] Ø

1. «ù m Ç ÷ m ÇP É b Ø(porous Si)

/ B N$ í Si\ " f ¦´ òÖ ¦ & h Ò o µ 1 ÏF g` ¦ % 6 £ § Ü ¼ Ð ' a¹ 1 Ï, Ð

¦ô Ç | Ã Ð É r % ò ² D G M g w n Y Us ½ ¨ è_ Canham ~ Ã Ì 1

p

x \ _ K " fs [8]. Õ ª[ þ t É r Ô ¦í ß (HF) 6 xÓ o5 Å q \ " f p+ þ A Si l ó ø Í` ¦ ª F Gì ø Í6 £ x(anodization) r & Si l ó ø Í_ ³ ð Ü ¼

ÐÂ Ò' Ã º µm U ·s t / B N8 £ x` ¦ + þ A$ í r Ê ê 1.58 eV\

"

f þ j@ /u \ ¦ ° ú H PL\ ¦ 8 £ ¤& ñ Ù ¼ Ð+ µ 1 ÏF g` ¦ S X % i

[8, 9]. s Qô Ç D h Ðî r & ³ © É r µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ s B Ä º ± ú É r Si_ ô Ç> \ ¦ F G4 ¤½ + É Ã º e H 0 p x$ í ` ¦ ] jr K Å Ò H õ

% i l M :ë H \ H ' a d ` ¦ Ô ¦ Q { 9 Ü ¼( .

©

: r \ " f µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ s q §& h H / B N$ í Si_ µ 1 ÏF g` ¦ [ O

" î l 0 AK íl \ H / B N$ í Si\ Ò q t| Ã º ´ ú § É r ½ ¨

"

í [ þ t_ ¨ î ç H f â s Ã ºz \ " f Ã ºÑ þ ˚ A & ñ ¸ Ð" f u

ª (quantum wire) ½ ¨ ¸\ ¦ s À Ò ¦ e l M :ë H \ ï

r0 A © 5 p x ÷ & ¦ s Ð # F g < Æ& h { ç ß s l > r _ Si\ q K B Ä º H 1.7 ∼ 2.6 eV_ ° ú כ` ¦ t > ) a

H ª ½ ¨5 Å q ´ òõ \ _ ô Ç [ O " î s Ä º[ j % i Ü ¼ [19, 20], Ã º è o½ + ËÓ ü t ³ ð f ¨ Ã Ì ¢ ¸ H Si ' aº ¦ì r + þ A$ í [21], siloxene(Si

₆

O

₃

H

₆

)_ 6 x [22] 1 p x \ l íô Ç Ó ü t o & h ¢ ¸ H

o < Æ& h ¸4 S qs > ] jr ÷ &l ¸ % i . Õ ª Q & ³ F

H s Qô Ç & ³ © _ l " é ¶ Ü ¼ Ð" f © Ù þ d s ÷ & H כ É r

ª ½ ¨5 Å q ´ òõ Ð s K ÷ & ¦ e .

/ B N$ í Si_ l & h x 9 F g < Æ& h : £ ¤$ í É r Õ ª p [ j½ ¨ ¸ü <

x 9

] X ô Ç ' aº s e H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e . / B N$ í Si_ â Ä

º l / B N(pore)_ ß ¼l H Ð: x Ã ºz \ " f Ã ºÑ þ ˚ A & ñ ¸ Ð

"

f Õ ª ß ¼l \ p [ jl / B N(microporous, l / B N_ ß ¼l

≤ 20 ˚ A), × æ r l / B N(mesoporous, l / B N_ ß ¼l : 20 ∼ 500

˚ A), r l / B N(macroporous, l / B N_ ß ¼l > 500 ˚ A) 1 p x Ü ¼

Ð ½ ¨ì rô Ç . l / B N_ + þ AI H ½ ¨+ þ A ¢ ¸ H y + þ AÜ ¼ Ð ¸ + þ

A o÷ &l ¸ H X < Õ ª ³ ð É r Ã º è W = ) e H כ s µ

1 Ï| ) a e Ü ¼ 9 í ß o~ ½ ÓZ O \ _ K l / B N_ ß ¼l \ ¦ ¸] X

½ +

É Ã º e H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e . s Qô Ç p [ j½ ¨ ¸ q

&

ñ | 9 t t \ ' a K " f ¸ 7 Hê ø Ís ÷ &% 3 Ü ¼ 9 p [ j½ ¨ ¸ _

o\ PLs % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Î H כ Ü ¼ Ð Ð ¦ ) a e

. / B N$ í Si_ { 9 ^ ½ ¨ ¸ H " é ¶: x+ þ As l Ð H ½ ¨+ þ A\

Ä º 9 " f Ð ¨ î ' ô Ç l Ñ ü æ(column) Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ) a + þ AI \ ¦

t ¦ e t · ú § É r כ Ü ¼ Ð ' a¹ 1 Ï ) a e .

: r ] X \ " f H & h Ò o µ 1 ÏF g õ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si` ¦ ] j

H ~ ½ ÓZ O ` ¦ è> h 9, s ÐÂ Ò' y y _ µ 1 ÏF g " é ¶ ` ¦

¸ l 0 AK " f Si_ Ã º è ½ + Ë, í ß è ½ + Ë © I \ ¦ ¸

% i . s \ ¦ 0 AK $ ç H{ 9 ô Ç ³ ð % o ü < F $ í ` ¦

¦ 9 # / å L5 Å q \ P % o (Rapid thermal annealing)` ¦ : x K r

« Ñ\ ¦ ï r q % i ¦, µ 1 ÏF g: £ ¤$ í ` ¦ ¸ l 0 AK " f PLõ Ã

º è¢ ¸ H í ß è o½ + ËÓ ü t_ : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ðl 0 AK Fourier transform-infrared spectroscopy(FTIR) z ´+ « >` ¦ Ã º'

% i .

{ 9

ì ø Í& h / B N| 9 Si_ ] j Z O ` ¦ è> h , p+ þ A(q $ ½ Ó 10 Ω ·cm) Si(100) z ´ » \ 1 × 1 cm_ ß ¼l Ð 10

⁻⁶

Torr \

"

f · ú À Òp ³ o u` ¦ \ P 7 £ x Ã Ì # r « Ñ\ ¦ ï r q ô Ç . r « Ñ ] j Ê

ê\ H / B I Ð / å L5 Å q \ P % o \ ¦ 390

^◦

C \ " f 20 í 1 l xî ß

% i . Õ ªo ¦, 7 £ x Ã Ì ) a Si` ¦ l ì r K (electrochemical anodization) % i . s M : K | 9 6 xÓ o_ 0 l x ¸ H HF : Ethanol` ¦ 1 : 1 q Ö ¦ Ð % i ¦, r « Ñ\ 30 V, 30 mA Ð 30ì r, 20 V, 20 mA Ð 20 ì r 1 l xî ß ª F Gí ß o % i . { 9 & ñ ô

Ç À Ó\ ¦ Ä »t l 0 AK " f current source` ¦ 6 x % i

¦, ì ø Í6 £ x` ¦ 8 ú ¤ l 0 AK " f 15 cm_ Z } s \ " f 50 W ½ + É Ð

p Ï þ á Ô\ ¦ 6 x % i . ¢ ¸ô Ç, r « Ñ_ ³ ð \ Ã º è ì r [

þ

t_ f ¨ Ã Ì` ¦ } l 0 AK " f { 9 & ñ > $ # Q Å Ò% 3 Ü ¼ 9, ª F G í

ß o Ê ê_ / B N| 9 Si É r » 1 Ï s : r Ã º(DI water) Ð [ j' ô Ç Ê ê

| 9

è Û ¼ Ð ³ ð ` ¦ | ¸ r ( .

(3)

Fig. 1. Blue and red photoluminescence spectra for porous Si.

: r ½ ¨\ ¦ 0 AK \ P % o H / å L5 Å q \ P % o Z O ` ¦ s 6 x # 200

^◦

C, 300

^◦

C, 400

^◦

C, 500

^◦

C, 600

^◦

C \ " f 20 í 1 l x î

ß Ã º' % i ¦, \ P % o 1 l xî ß r « Ñ_ í ß o` ¦ F G è o l 0 AK " f r « Ñ ] j Ê ê 10

⁻³

Torr_ | 9 è ì r0 Al \ " f

%

i . \ P % o Ê ê\ / B I Ð ¶ ú ½ Ó ~ ½ Ód (lattice ¸× ¼)` ¦ · ú l

0 AK " f FTIR z ´+ « >` ¦ % i Ü ¼ 9, FTIR z ´+ « > Ê ê\ µ 1 Ï F

g : £ ¤$ í ` ¦ ¸ l 0 AK " f Ar Y Us $ (514 nm)ü < He- Cd(325 nm)\ ¦ # l F g " é ¶ Ü ¼ Ð 6 x # © : r \ " f PL 8 £ ¤

&

ñ % i . ¢ ¸ô Ç, PL 8 £ ¤& ñ r Y Us $ \ _ # í ß o\ ¦ ~ ½ Ó t

l 0 A # 10

⁻⁶

Torr \ " f z ´+ « >` ¦ % i .

Fig. 1 É r / B N| 9 Si_ PL Õ ªa Ë >s . Õ ªa Ë >\ " f 1

p

w s (a) H 706 nm_ & h Ò o µ 1 ÏF g` ¦, (b) H 405 nm \ " f ' õ

AÒ o µ 1 ÏF g` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . (a) r « Ñ H 30 V, 30 mA Ð 30ì rç ß ª F G í ß o\ ¦ % i Ü ¼ 9, (b) r « Ñ H 20 V, 20 mA

Ð 20ì rç ß ª F G í ß o\ ¦ % i . ¿ º r « Ñ H { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð /

B N| 9 Si_ : £ ¤f ç V , > ì r í ) a PL ñ\ ¦ Ð# Å Ò ¦ e .

t ë ß , (a) r « Ñ\ " f H & h Ò o µ 1 ÏF g s ü @\ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g` ¦ ' a 8

£

¤½ + É Ã º \ O % 3 Ü ¼ 9, ì ø Í; ¤ u H 0.28 eV s % 3 ¦, (b) r « Ñ

\

" f H ' õ AÒ o µ 1 ÏF g s ü @\ & h Ò o µ 1 ÏF g s t · ú § ¤Ü ¼ 9, ì ø Í; ¤ u H 0.61 eV s % 3 . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð & h Ò o µ 1 ÏF g r

«

Ñ H í ß o õ & ñ ` ¦ : x K ' õ AÒ o µ 1 ÏF gô Ç ¦ Ð ¦ ÷ & ¦ [17, 18, 20] e t ë ß , (b) r « Ñ_ â Ä º í ß o õ & ñ ` ¦ t · ú § ¦

¸ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g` ¦ % i . ' õ AÒ o µ 1 ÏF g É r Ù þ ¡t ë ß , s r « Ñ

\

¦ rapid thermal oxidation(RTO)` ¦ © { © y H µ 1 Ï F

g: £ ¤$ í ` ¦ Ð% i Ü ¼ 9, Y Us $ x ß ¼ Ð ¸ 2 ∼ 3 C & ñ ¸ ß ¼

>

z ¤ . ¢ ¸ô Ç ' õ AÒ o µ 1 ÏF g õ & h Ò o µ 1 ÏF g s ° ú s : r

¦ Ð ¦ [21]÷ & ¦ e t ë ß , s õ \ " f H 1 l x r \ ' a 8

£

¤ ÷ &t · ú § ¤ . # l " f (a)ü < (b) r « Ñ_ µ 1 ÏF g : £ ¤$ í s

Fig. 2. FTIR spectra for blue and red porous Si.

É

r s Ä »\ ¦ z ´+ « > õ & ñ _ ~ ½ ÓZ O & h s Ð ì r$ 3 K ^ ¦ M :,

¿

º r « Ñ\ ¦ ª F G í ß o t z ´+ « >õ & ñ É r 1 l x{ 9 % i . ë

ß , ª F Gí ß o\ ¦ ½ + É M :, (a) r « Ñ H · ú õ À Ó\ ¦ y y 30 V, 30 mA Ð 30ì r` ¦, (b) r « Ñ H · ú õ À Ó\ ¦ y y 20 V, 20 mA Ð 20 ì r` ¦ Ù þ ¡ H כ s ü @\ H Z > É r s

\ O

% 3 . ¢ ¸ô Ç, PL 8 £ ¤& ñ ` ¦ ½ + É M : í ß o~ ½ Ót \ ¦ F G è or v l

0 AK " f 10

⁻⁶

Torr \ " f 8 £ ¤& ñ % i . s X O > ª F Gí ß o M

:, · ú õ À Ó\ ¦ Ø Ô> ô Ç כ s ü @\ H ß ¼> s \ ¦ µ

1 Ï| ½ + É Ã º \ O % 3 . · ú õ À Ó_ s \ " f /

B N| 9 Si_ í o ß ¼l \ ¦ & ñ H כ Ü ¼ Ð ó ø Íé ß ) a [20].

7 £ ¤, [ þ t s Si` ¦ \ g A r ~ ´ M : · ú õ À Ó ' õ AÒ o µ 1 Ï F

g` ¦ Ä » ¸ô Ç ¦ Ò q ty ÷ & ¦, PL z ´+ « > õ \ ¦ Ð@ / Ð & h Ò

o µ 1 ÏF g õ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g_ H" é ¶ õ s & h ` ¦ ¸ l 0 A

#

FTIR ì r$ 3 ` ¦ % i .

Fig. 2 H & h Ò o µ 1 ÏF g õ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g r « Ñ_ $ í ì r` ¦ ¸ ô

Ç FTIR õ s . Õ ªo ¦, (a), (b), (c), (d), (e) H y y

\ P

% o , 200

^◦

C, 300

^◦

C, 400

^◦

C, 500

^◦

C : r ¸\ " f / å L 5

Å

q \ P % o Z O Ü ¼ Ð 20 íç ß | 9 è ì r0 Al \ " f \ P % o ô Ç כ s

. s Õ ªa Ë > É r 400 ∼ 1000 cm

⁻¹

% ò % i ¸× ¼\ ¦ S X @ /

#

Í Ç x H X < # l " f Å Ò3 l q K ½ + É ¸× ¼ H 625 cm

⁻¹

H

%

_ Si-H, Si-H

₂

wagging ¸× ¼ü < 910 cm

⁻¹

H % _ Si-H stretching ¸× ¼s . Si-H, Si-H

2

wagging ¸× ¼\ " f H & h Ò

o µ 1 ÏF g / B N| 9 Siõ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si` ¦ \ P % o

"

f Si-H, Si-H

²

wagging ¸× ¼ü < Si-H stretching ¸× ¼_ y ©

¸ y è H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s Qô Ç ¿ º ¸× ¼_ y è

H Si õ Ã º è ½ + Ës : r ¸ Z } t " f ½ + Ë§ 4 s K t

H כ ` ¦ _ p ô Ç . ¢ ¸ô Ç, & h Ò o µ 1 ÏF g / B N| 9 Siõ ' õ AÒ o

(4)

µ

1 ÏF g / B N| 9 Si_ ¿ º ¸× ¼\ " f ß ¼> s H & h ` ¦ µ 1 Ï|

½ +

É Ã º \ O % 3 . 7 £ ¤, ' õ AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si É r Si õ Ã º è ½ + Ë

\

_ K " f µ 1 ÏF g H כ s m , É r H" é ¶ Ü ¼ Ð µ 1 ÏF g

H כ s ó ø Íé ß ) a . s õ H 2140 cm

⁻¹

H % _ Si-H, Si-H

2

stretching ¸× ¼\ " f ¸ { 9 u ô Ç . & h Ò o µ 1 ÏF g / B N

| 9

Siõ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si É r \ P % o < Ê\ Si-H, Si-H

2

stretching ¸× ¼_ y © ¸ ª A á ¤ r « Ñ\ " f K t H

כ

` ¦ ^ ¦ Ã º e . s % ò % i \ " f ¸ : £ ¤Z > y Siõ Ã º è ½ + Ës

&

h

Ò o µ 1 ÏF g / B N| 9 Siõ ' õ AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si_ s & h ` ¦ µ

1 Ï| ½ + É Ã º \ O % 3 .

s

ü < ° ú s FTIR õ \ " f & h Ò o µ 1 ÏF g / B N| 9 Siõ ' õ AÒ o µ

1 ÏF g / B N| 9 Si\ " f H s & h s \ O H כ ` ¦ · ú Ã º e .

Õ

ªo ¦, / B N| 9 Siõ bulk Si\ " f Si-Hõ Si-H

2

stretching

¸× ¼ü < Si-H, Si-H

₂

wagging ¸× ¼, Si-H stretching ¸× ¼ H

s & h ` ¦ µ 1 Ï| ½ + É Ã º e % 3 . Õ ª כ É r Si-H, Si-H

2

stretch- ing ¸× ¼ X < bulk Si\ " f H t · ú § H ¸× ¼s . s Si-H õ Si-H

2

stretching ¸× ¼ H / B N| 9 Sis µ 1 ÏF g H X <

'

a # 9, Siõ Ã º è í S \ õ F ½ + Ë` ¦ : x K " f µ 1 ÏF gô Ç

¦ ó ø Íé ß ) a . Õ ª s Ä » H \ P % o \ ¦ " f ³ ð _ Siõ Ã

º è_ ½ + Ës K t ¦ Õ ª s © _ : r ¸\ " f H / B N| 9 Si 8 £ x_ : £ ¤$ í ` ¦ { 9 # Q! Qo l M :ë H s . ² D G / B N| 9 Si É r Ã

º è ½ + Ëõ x 9 ] X ô Ç ' a > e H כ ` ¦ FTIR õ \ ¦ :

x K " f · ú Ã º e % 3 t ë ß , & h Ò o µ 1 ÏF g / B N| 9 Siõ ' õ AÒ o µ 1 Ï F

g / B N| 9 Si_ ' a > H FTIR \ " f s & h ` ¦ µ 1 Ï| ½ + É Ã º \ O

% 3 .

s

õ \ ¦ : x K " f Ã º è K o \ -t \ ¦ > í ß % i . PL õ

FTIR\ " f y y 1.19 eV, 1.72 eV_ K o \ -t \ ¦ s

\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e % 3 . s כ É r PL: £ ¤$ í s f ] X Si-H ½ + Ë

Fig. 3. Variation of photoluminescence and FTIR inten- sities according annealing temperatures.

\

" f l " é ¶ t · ú § H כ ` ¦ Ð# Å Ò H õ s . Fig. 3 É r ' õ

AÒ o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si` ¦ \ P % o : r ¸\ " f PL y © ¸ü <

FTIR õ \ " f 2140 cm

⁻¹

H % _ Si-H, Si-H

₂

stretching

¸× ¼_ y © ¸\ ¦ · p כ s . # l " f & h É r z ´+ « > X <s '

\ ¦ · p כ s ¦, z ´ É r fittingô Ç כ s . & h Ò oõ ' õ A Ò

o µ 1 ÏF g / B N| 9 Si_ fitting` ¦ : x K " f ½ ¨ô Ç Ã º è K o \

-t \ ¦ q §K Ð H s \ ¦ µ 1 Ï| ½ + É Ã º \ O % 3 . 7 £ ¤,

/ B N| 9 Si_ µ 1 ÏF g H" é ¶ É r Ã º è ½ + Ës f ] X & h µ 1 ÏF g× æd s

l Ð H Ã º è" é ¶ ½ + Ë ) a z ´o B H ¸½ ¨ ¸_ ª

½ ¨5 Å q ´ òõ t C & h כ Ü ¼ Ð ó ø Íé ß ) a .

/ B N$ í SiÜ ¼ Ð ] j ô Ç µ 1 ÏF g è \ ¦ s 6 x # | 9 & h r Ð 6

x è > hµ 1 Ï_ 0 p x$ í s ] jr ÷ &l ¸ % i Ü ¼ © \ O o

\

¦ 0 AK " f H / B N$ í Sis t ¦ e H ¿ º t H & h s

K ÷ & ô Ç . Ä º ' Í P : Ð / B N$ í Si É r PL_ ª

´

òÖ ¦ s 1 r ç ß & ñ ¸_ F g ¸ \ _ K 5 % s © y è H 1

p x [23] B Ä º 2 [ ô Ç x Ð(fatigue) : £ ¤$ í ` ¦ t ¦ e Ü ¼ 9

¢

¸ É r & h É r è _ ½ ¨1 l x5 Å q ¸ q §& h Ö ¼o H כ s

. > EL ´ òÖ ¦ É r PL Ð 100 C & ñ ¸ Ü ¼ 9 EL _ x Ð & ³ © ¸ 8 d . s כ É r / B N$ í Si_ Ô ¦ ½ ©g Ë :& h

p [ j½ ¨ ¸\ ¦ : x K " f â ìØ Ô H _ Ã º5 Å x ´ òÖ ¦ s ± ú l M

:ë H כ Ü ¼ Ð µ 1 ß) & Ü ¼ © : r \ " f EL_ ´ òÖ ¦` ¦ 10

⁻³

s

© Ü ¼ Ð Z } ½ ¨ Ð ¦ ¸ e % 3 [24].

s

Qô Ç & h \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ / B N$ í Si` ¦ s 6 x # l

> r_ Si l Õ ü t` ¦ s 6 x # | 9 & h o\ $ í / B Nô Ç þ j í_ ½ ¨

õ µ 1 Ï³ ð ) a e [14]. s õ \ " f H / B N$ í Si LED \ l > r_ ª F G$ í à Ô ½ t Û ¼' \ ¦ | 9 & h oK " f µ 1 ÏF g è

_ ½ ¨1 l x à Ô ½ t Û ¼' Ð 6 x s 0 p x H כ ` ¦ { 9 7 £ x

% i . ¢ ¸ô Ç ½ ¨ [ þ t É r / B N$ í Si` ¦ Â Òì r í ß o < ÊÜ ¼ Ð

"

f [25] \ P & h (1000

^◦

C t ) x 9 o < Æ& h Ü ¼ Ð / B N$ í Si_ î

ß & ñ $ í ` ¦ Z }% i . s Qô Ç $ í / B N \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ EL_ þ j ¦ ü

@Â Ò { 9 Ò ¦ ´ òÖ ¦(power efficiency) É r 0.1 % & ñ ¸s ¦ ¸ {

-q ¸ 1 MHz & ñ ¸ Ð B Ä º ± ú É r ¼ # s .

2. x ¢± P ´ o ÷ m ÇP É b Ø

/ B N| 9 Si_ µ 1 ÏF g: £ ¤$ í s ¸½ ¨ ¸_ ª ½ ¨5 Å q & ³ © \ l

½ + É כ s H \ V8 £ ¤ É r ¸ & ñ Si` ¦ @ /¿ ºr ( . s

Qô Ç ¸ & ñ _ ] j ~ ½ ÓZ O É r / B N& ñ _ ç ß ¼ # $ í , ñ ¨ 8 $ í , â ]

j$ í 1 p x` ¦ ¦ 9½ + É M : ~ Ã Ì} 7 £ x Ã Ì(CVD)` ¦ s 6 x H כ s Ä

»} © ¦ ½ + É Ã º e . CVD\ _ K ] j ô Ç ¸ & ñ Si ~ Ã Ì} s © : r \ " f r F g _ y n C` ¦ ~ ½ ÓØ ¦½ + É ÷ rë ß m

Õ ª µ 1 ÏF g: £ ¤$ í s © : r \ " f ¸ B Ä º Z } É r î ß & ñ $ í ` ¦ Ð

H z ´ É r s p { 9 7 £ x ) a e [26–28]. s Qô Ç µ 1 ÏF g _

: £ ¤$ í É r 7 £ x Ã Ì ¸| \ _ > r 9 ¸ & ñ _ ß ¼l ü < & ñ

(5)

o ^ & h q \ x 9 ] X > ' aº ÷ &# Q e . s ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð Si í ß

o} ¢ ¸ H | 9 o} \ q §& h ½ ©g Ë :& h Ü ¼ Ð C \ P ) a Si ¸

& ñ ¢ ¸ H q & ñ | 9 Si ¸& h ` ¦ + þ A$ í l 0 AK " f Si/í ß o }

, ¢ ¸ H SiO

x

/í ß o} [29, 30] 8 £ x ½ ¨ ¸(multilayers) ¢ ¸

H Si` ¦ í < Ê H | 9 o} [31, 32]` ¦ ] j ¦ ¦ : r \ P % o

H ~ ½ ÓZ O s Ö ¸µ 1 Ïy ½ ¨÷ & ¦ e . ¸ & ñ ì ø Í ¸^

8 £ x ½ ¨ ¸ H CVD õ & ñ × æ \ ì ø Í6 £ x ' a î ß \ " f 7 £ x Ã ÌF « Ñ x 9 ì

ø Í6 £ x l ^ _ $ í ì r` ¦ Å Òl & h Ü ¼ Ð or v Ù ¼ Ð+ ~ Ã Ì} + þ A I

Ð 7 £ x Ã Ì½ + É Ã º e . µ 1 ÏF g : £ ¤$ í _ ½ ¨ ¸& h $ í ì r \ @ /ô Ç _

> r$ í É r Si 7 £ x Ã ÌÖ ¦ õ O

2

_ Ä »| ¾ Óq ü < U · É r ' aº s e Ü ¼ 9 : £ ¤ y Si-õ e ç í ß o} _ : £ ¤$ í \ H % ò ¾ Ó` ¦ p 2 ; .

l

> r_ Si ì ø Í ¸^ í ß \ O l Õ ü t \ Â Ò½ + Ë÷ & H CVD ~ ½ ÓZ O É r

© ¥ô Ç ì ø Í ¸^ / B N& ñ Ü ¼ Ð" f $ § 4 ô Ç r Û ¼% 7 \ " f ç ß é ß

> ¸½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í ½ + É Ã º e H s & h s e Ü ¼ 7 £ x Ã Ì

· ú § 4 (base pressure) q §& h Z } " f Ô ¦í HÓ ü t s ¶ ú { 9

| ¨

c 0 p x$ í s e Ü ¼ 9, 7 £ x Ã Ìr SiH

⁴

> hÛ ¼ 1 p x` ¦ : x # Ã º

è r « Ñ\ [ þ t # Q> ÷ &# Q e . Ó ü t : r { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Ã º

è H r « Ñ_ 5 Å x ½ + Ë(dangling bond) 1 p x_ < Ê` ¦ × ¦ s

H(passivation) ´ òõ ¸ e Ü ¼ & ³F Si F g ì r \ " f

o] j ÷ & ¦ e H µ 1 ÏF g_ l " é ¶ ½ ©" î s H H : r& h ë H ]

j_ K ` ¦ 0 AK " f H ¸y 9 ~ ½ ÓK | ¨ c Ã º ¸ e . þ j

H \ ¸ & ñ ] j \ 6 x ÷ & ¦ e H s : rc Û ¼( ' a A

~

½ ÓZ O É r Õ ª / B N ¸ 10

⁻⁹

torr \ Ö ¦ ÷ rë ß m Ã º

è 1 p x_ É r s Ó ü t| 9 s ¶ ú { 9 | ¨ c 0 p x$ í s ) \ O ¦ Si ¢ ¸

H í ß è_ 0 l x ¸ ¸] X s 6 x s l M :ë H \ ´ òÖ ¦& h ì ø Í ¸

^

¸ & ñ ` ¦ ] j ½ + É Ã º e H © & h s e .

~ Ã

Ì} 7 £ x Ã Ì ¢ ¸ H s : r Å Ò{ 9 Ê ê_ Ê ê\ P % o Ð H í ß o}

\

¸ & ñ ` ¦ + þ A$ í l 0 AK " f Å Ò Ð F A d \ P % o \ ¦

6 x 9 \ P % o : r ¸ H 400 ∼ 1300

^◦

C, \ P % o r ç ß

É

r 0.5 ∼ 5 r ç ß & ñ ¸s [33,34]. ì r" î ô Ç כ É r \ P % o

r ç ß õ : r ¸\ ¦ × ¦ s ¸ & ñ _ ß ¼l \ ¦ × ¦{ 9 Ã º e

H s & h s e H כ s . ì ø Í \ \ P % o : r ¸ Z } Ü ¼

& ñ s Å Ò í ß o} \ + þ A$ í ) a < Ê(defect) 1 p x` ¦ ] j

½ +

É Ã º e . / å L5 Å q \ P % o (RTA)\ ¦ s 6 x # Ã ºz í s _ íé ß l \ P % o \ ¦ q §& h Â ú ª É r r ç ß \ ¦ : r \ " f

\ P

% o \ ¦ ½ + É Ã º e H X < \ P % o r ç ß õ : r ¸ H µ 1 ÏF g_

© õ { -q (band width)ü < x 9 ] X y ' aº ÷ &# Q e .

¸ & ñ 8 £ x_ p [ j½ ¨ ¸ H & ³p â ` ¦ s 6 x # #

Q ½ ¨ [ þ t \ _ K ½ ¨÷ &# Q M ® o [33,35]. TEM` ¦ s 6 x

Â Ò ¸^ à Ôa Ë :Û ¼ î ß \ " f ¸ & ñ _ > r F # Â Ò\ ' a ô

Ç l í& h & ñ Ð\ ¦ ½ ¨½ + É Ã º e . \ V\ ¦ [ þ t # Q" f Cheong [35] 1 p x É r ¸ & ñ s SiO

²

8 £ x \ ^ & h Ü ¼ Ð ç H{ 9 > ì

r í÷ &# Q e Ü ¼ 9 ¨ î ç H& h ß ¼l f â s 3 nm & ñ

¸e ` ¦ ' a¹ 1 Ï % i Ü ¼ 9 Mutti [33] 1 p x É r ¸ & ñ s ³ ð

A A á ¤ Ü ¼ Ð 200 nm\ " f 300 nm\ 5 g" f ì r í÷ &# Q

Fig. 4. TEM images of nc-Si/SiO

2

multi layers: (a) as- deposited at 450

^◦

C, (b) and (c) deposited at 450

^◦

C, and post-annealed at 1200

^◦

C, 0

^◦

C, and (d) deposited at room temperature and post-annealed at 1200

^◦

C. e

6 £ §` ¦ Ð ¦ % i . TEM\ _ K " f ½ ¨ ) a Å Òכ ¹ : £ ¤$ í

É

r s : r Å Ò{ 9 8 £ x_ p [ j½ ¨ ¸ü < “Á º| 9 " fô Ç © (disordered phase)” \ " f_ ² D G è& h | 9 " f(local order)s . F G p èy

% ò

% i _ í ß ê ø Í(scattering) õ \ ¦ ì r$ 3 z ´o 8

£

x \ " f ¸ & ñ _ ½ ¨ ¸& h ì r í\ ' aô Ç : x > & h & ñ Ð

\

¦ % 3 ` ¦ Ã º e . s Qô Ç : £ ¤$ í \ ' a # ] j ¸| s

É

r # Q r « Ñ ÐÂ Ò' % 3 É r & ñ Ð\ ¦ s 6 x í ß o} 8 £ x_

¸ & ñ Ü ¼ ÐÂ Ò' y n Cs ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H " é ¶ ` ¦ ½ ©" î ½ + É Ã º e

. Å Ò# Q ¸| \ " f / å L5 Å q \ P % o \ _ K " f ¸ & ñ 8 £ x _ ³ ð p [ j½ ¨ ¸ # Qb G> H t H AFM \ _ ô Ç ³ ð

% ò © Ü ¼ Ð ¸ S X ½ + É Ã º e . s Qô Ç ¿ º 7 á x À Ó_ z ´+ « >~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð ½ ¨ô Ç õ \ ¦ f ] X q § < ÊÜ ¼ Ð+ ¸½ ¨ ¸\ @ / ô

Ç Ð & ñ x 9 ô Ç p [ j½ ¨ ¸ ì r$ 3 s 0 p x .

Fig. 4 H s : rc Û ¼( ' a AÜ ¼ Ð + þ A$ í ô Ç Si/SiO

₂

8 £ x_

¸ & ñ 8 £ x` ¦ Ð# Å Ò H TEM s . © : r õ 450

^◦

C

\

" f 7 £ x Ã Ì ) a Ê ê_ Õ ªa Ë > (a)\ " f 2 nm_ q & ñ | 9 Si ~ Ã Ì }

s í ß o} s \ > r F H כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã ºe Ü ¼ 9, 1200

\ P

% o Ê ê_ ¸ ß ¼l _ Si & ñ [ þ t s + þ A$ í ÷ &# Qe 6 £ §` ¦ · ú Ã

º e . í ß o} ' aº ¸ & ñ Si\ " f µ 1 Ï| ÷ & H ' õ AÒ o µ 1 Ï F

g & ³ © É r f S X z ´y ½ ©" î ÷ &t H · ú § ¤Ü ¼ Õ ª l " é ¶ s 2

>

h_ í ß è" é ¶ \ ½ + Ë÷ &# Q e H s × æ C 0 A Siõ ' aº ÷ &# Q e

H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e . s Qô Ç µ 1 ÏF g× æd (luminescence

center)[ þ t É r í ß o} à Ôa Ë :Û ¼\ ¦w n ) a < ÊÜ ¼ Ð > r F

(6)

Fig. 5. Photoluminescence spectra according to nc-Si thickness in nc-Si/SiO

₂

.

Si ¸ & ñ õ í ß o} s _ â > \ > r F ½ + É Ã º e

. ¸½ ¨ ¸\ " f µ 1 ÏÒ q t H r F g % ò % i _ µ 1 ÏF g & ³

© ` ¦ [ O " î l 0 AK " f © { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð 6 x ÷ & H & ñ

É

r Ó ü t| 9 ? /\ + þ A$ í ) a ¸ß ¼l _ & ñ z · ú î ß \ " f { 9 # Q

H î rì ø Í _ ª ½ ¨5 Å q s . Õ ª Q s Qô Ç ¸

½

¨ ¸ ÐÂ Ò' _ y © ô Ç ' õ AÒ o PL` ¦ íA H Ó ü t o & h B j m

7 £ § \ ' a K " f H ´ ú § É r 7 Hê ø Ís e # Q M ® o . s Qô Ç PL\ ¦ S X

z ´y s K K ë ß s Ó ü t| 9 ÐÂ Ò' F g x 9 : x \ 6 £ x 6

x l 0 AK " f 9 כ ¹ô Ç y © " f ¸ Û ¼& 7 à Ô! 3 s ¸÷ & H

l Í tF g(electroluminescence, EL)` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e H כ s

. Fig. 5 H s : rc Û ¼( ' a AÜ ¼ Ð ] j # ¦ : r\ P % o

Ð + þ A$ í ) a SiO

x

( ¸ & ñ 8 £ x)/SiO

2

8 £ x ½ ¨ ¸\ " f ¸

&

ñ 8 £ x ¿ ºa y è < Ê\ ( ¸ & ñ _ ß ¼l y è < Ê

\

) PL Û ¼& 7 à Ô! 3 s ' õ AÒ os 1 l x` ¦ H כ ` ¦ Ð# Å Ò

¦ e .

þ

j H t SiO

²

: nc-Si r Û ¼% 7 \ " f Ð ¦ ) a PL_ ü @Â Ò

ª ´ òÖ ¦ É r é ß t 0.1 ∼ 0.3 %\ Ô ¦ õ [36]. s כ É r nc-Si × æ \ " f Ã º %& ñ ¸ë ß y © ô Ç PL` ¦ è q ÷ r Qt @ / Â

Òì r É r _ y n C` ¦ ? /t · ú §l M :ë H s [37]. & ³F t µ

1 ß) \ _ Si ¸ & ñ õ SiO

₂

à Ôa Ë :Û ¼ s _

â > s 4 ¤ (radiative) ï r0 A_ + þ A$ í õ q ~ ½ Ó (non- radiative) ï r0 A_ passivation\ × æ כ ¹ô Ç % i ½ + É` ¦ ô Ç .

" f o < Æ& ñ | ¾ Ó& h SiO

2

à Ôa Ë :Û ¼ü < ¢ - a# 4 ô Ç Si-SiO

2

â

>

s SiO

2

: nc-Si r Û ¼% 7 \ " f_ µ 1 ÏF g: £ ¤$ í \ B Ä º × æ כ

¹ [14,38,39].

´

òÖ ¦& h EL` ¦ % 3 l 0 AK " f H Si ¸ & ñ /í ß o} 8 £ x

\

´ òõ & h Ü ¼ Ð î rì ø Í \ ¦ Å Ò{ 9 H כ s 9 כ ¹ 9

õ & h Ü ¼ Ð ¸ & ñ î ß \ ü < & ñ / B N_ Å Ò{ 9 s ¸ ú s À

Ò# Q4 R ¦ 1 l x r \ ¸ & ñ î ß \ " f ´ òÖ ¦& h s 4 ¤ F

½ + Ë(recombination)s Ä »t ÷ &# Q ô Ç . s Qô Ç ë H ] j

\

@ /K " f > 5 Å q& h ½ ¨ ' × æ s [40–43]. s : r Å Ò { 9

\ _ K í ß o} 8 £ x \ nc-Sis Å Ò{ 9 ) a n

⁺

-Si/SiO

2

: nc- Si/p

⁺

-Si + þ AI _ s ¸Ä º× ¼_ EL ü @Â Ò ª ´ òÖ ¦ É r 3 × 10

⁻³

% & ñ ¸ Ð Ä » r « Ñ_ PL ´ òÖ ¦ 0.1 %\ q K " f ¸ B

Ä º p u t 3 l wô Ç . s כ É r ¸ & ñ î ß \ " f EL` ¦ { 9 Ü ¼ v

H -& ñ / B N © _ Ø æ # l (impact excitation) ´ ò Ö

¦& h s t 3 l wô ÇX < l ô Ç . í ß o} \ " f_ _ â ì2 £ §

É

r ¦Ø Ôt 3 l w > ì r í÷ &# Q e l M :ë H \ Si ¸ & ñ ` ¦

#

l r v t · ú § ¦ À Ó Ä »Ø ¦| ¨ c Ã º e H # Q 0 p xô Ç â

Ð > r F ½ + É Ã º e . þ j H_ Ð ¦\ _ [40] s : r Å Ò { 9

õ \ P % o \ _ K " f + þ A$ í ) a SiO

₂

: nc-Si ~ Ã Ì} É r void\ ¦

" f Ä »Ø ¦(leakage) â Ð e H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e H X <

s

H \ P % o × æ \ í ß o} ? /_ í ß è ì rØ ¦ \ _ ô Ç כ Ü ¼ Ð

"

f í ß è ì r0 Al \ " f / å L5 Å q\ P % o \ ¦ s 6 x Õ ª % ò ¾ Ó` ¦

×

¦{ 9 Ã º e [40].

þ

j H \ n

⁺

-Si/SiO

x

/p

⁺

-Si MOS + þ AI _ è

x

(1.17 < x < 1.57) 8 £ x` ¦ s 6 x

#

] j ) a e [41, 42]. 1100 ∼ 1200

^◦

C \ " f \ P

%

j ¦& h É r PL þ j ¦& h õ B Ä º Ä » 9 " f í ß o} à

Ôa Ë :Û ¼\ ( 4 Re H nc-Si \ " f -& ñ / B N ½ + Ë\ _ ô Ç µ 1 Ï F

g s ¦ ó ø Íé ß ½ + É Ã º e .

EL : £ ¤$ í ` ¦ & ñ f ± H Å Òכ ¹ × æ_ H è _ µ 1 Ï F

g` ¦ Ä » ¸ H À Ó, 7 £ ¤ _ x 9 ¸ Ð" f s H PL_ þ j

&

h ¸| s EL\ ¸ ì ø Í× ¼r & h 6 x ÷ &t · ú § H z ´õ ¸ Â Ò½ + Ë

H X < " f r « Ñ_ l & h x 9 F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ ¸ ú ¸ o r

v H כ s EL ´ òÖ ¦ ] j ¦\ ¦ 0 AK " f B Ä º × æ כ ¹ . ß ¼ l

H B Ä º ¦ x 9 ¸ H B Ä º Z } É r nc-Si µ 1 ÏF g è s

Qô Ç z ´\ ¸ ú Â Ò½ + Ë H כ Ü ¼ Ð µ 1 ß) e H X < [41]

s

H B Ä º Z } É r l ¸ ¸\ É r ´ òÖ ¦& h nc-Si Å

_ Å Ò{ 9 ` ¦ & ñ / B N_ Å Ò{ 9 Ð 6 x s > ô Ç [43]. Õ ª! 3

\

¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ þ j H \ > í ß \ _ K ª Al/SiO

²

: nc-Si/p

⁺

-Si LED ½ ¨ ¸\ " f ¸ ú Å Ò{ 9 | ¨ c Ã º e 6 £ §` ¦ Ð

½

¨µ 1 Ï³ ð e % 3 [44]. # l " f H 40 nm_ í ß o} \ Si s

: r Å Ò{ 9 ` ¦ ¿ º r ' # í ß o} 8 £ x \ õ e ç nc-Sis ¨ î

Ð" f 10\ " f 30 nm t s : r Å Ò{ 9 8 £ x` ¦ × ¦{ 9 Ã º e % 3 H X <

1100

^◦

C, 4 r ç ß \ P % o Ê ê\ ß ¼l ì r í a % v É r 3 nm_

nc-Si` ¦ + þ A$ í % i .

(7)

SiO

2

: nc-Si ~ Ã Ì} ` ¦ s 6 xô Ç EL è _ µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ É r & ³ F

/ B N$ í Si EL è _ µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ 0.1 %\ ¦ Å t 3 l w

¦ e . Õ ª Q 0 A\ " f \ P ô Ç ü < ° ú s nc-Si µ 1 ÏF g è

3. m× D÷ m ÇP É b Ø(SRSO)

&

\

¾ ú > ] X H ¦ þ j H Ò q tí ß 6 x Ü ¼ Ð Ä »§ 4 > ½ ¨÷ &

¦ e H ~ ½ ÓZ O s Si-rich í ß oSis . í ß o Si? /\ í < Ê ) a Si s Ge_ â Ä º ¸ Õ ª µ 1 ÏF g l ½ ¨ H F g # l \ _ ô Ç

-& ñ / B N F ½ + Ës Sis Ge ¸ & ñ ? /\ " f µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e

¦ Ð ¦ % i [45,46]. Õ ª \ -t ½ × ¼Ì s É r ª ½ ¨ 5

Å

g H / B N| 9 Si_ â Ä ºü < Ä » ¦ Ð ¦ ¦ e .

² D G # l ) a ü < & ñ / B N É r ¸ & ñ Sis , Ge` ¦ Ñ ü t Q

¦ e H í ß o} ? /\ _ µ 1 ÏF g× æd \ " f + þ A$ í # F g µ 1 Ï F

g_ H" é ¶ Ü ¼ Ð % i ½ + É` ¦ ô Ç . ô Ç¼ # Zachariasü < Fauchet [47] H Ge s í ß o Ge ¸ & ñ \ _ ô Ç ê ø ÍÒ o µ 1 ÏF g É r

¸ & ñ õ í ß o matrix > ¢ ¸ H matrix Õ ª ^ _

<

ü < F g~ ½ ÓØ ¦ s ¸½ ¨ ¸ Sis Ge` ¦ í < Ê H SiO

x

~ Ã Ì }

\ " f µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e ¦ : r t % 3 [48, 49]. t ë ß s

: r ] X \ " f H, radio frequency(RF)-magnetron ] j Z O

`

¦ s 6 x # Si-rich í ß o Si(SRSO) ¢ ¸ H Ge-rich í ß o Si(GRSO)\ ¦ SiO

2

õ Si(Ge) ¿ ` ¦ 6 x # Si l ó ø Í0 A

\

] j ô Ç Ê ê Õ ª כ [ þ t_ r F g% ò % i _ µ 1 ÏF g : £ ¤$ í ` ¦ ¸

% i .

s

X O > ] j ) a r « Ñ H ô Çé ß > ¢ ¸ H ¿ ºé ß > ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð

| 9

èì r0 Al \ " f y y _ þ j& h : r ¸\ " f 10ì rç ß / å L5 Å q\ P % o

% i . Fig. 6 É r ] j ) a SRSO ~ Ã Ì} _ PL ñ ¸_ þ v s

. Õ ªa Ë >\ " f Ð H ü <° ú s as-grown r « Ñ_ â Ä º _

PL : £ ¤$ í s ' a8 £ ¤ ÷ &t · ú §Ü ¼ \ P % o : r ¸ 900

^◦

C s Ê

êÂ Ò' 450 nm H % _ ' õ AÒ o% ò % i _ µ 1 ÏF g: £ ¤$ í ` ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã

º e . 1000

^◦

ñ\ ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e . Fig. 6_ Ä º8 £ ¤ É r 1100

^◦

C

\ P

% o Ê ê_ r « Ñ ³ ð \ " f ' a8 £ ¤ô Ç TEM Ü ¼ Ð" f

? /_ ¸ Ï Ò o " é ¶ É r SiO

2

? /\ Si ¸ & ñ s + þ A$ í ÷ &# Q e 6

£

§` ¦ Ð# Å Ò H Õ ªa Ë >s . q 2 ¤ Si ¸ & ñ ß ¼l ' õ AÒ o µ

1 ÏF g l \ q §& h ß ¼t ë ß s & ñ ß ¼l \ " f f ] X µ 1 ÏF g ô

Ç ¦ # t t · ú § H . 7 £ ¤ Å Ò0 A_ í ß o} s ¸ & ñ [ þ

Ð µ 1 ÏF g× æd \ ½ ¨5 Å q ÷ & H כ Ü ¼ Ð ó ø Íé ß ) a .

. s Õ ªa Ë >\ " f Ð H ü < ° ú s as-grown r « Ñ\ " f

t · ú § ¤~ Si-O-Si ½ + Ëõ ' aº ) a ñ ¸_ þ v s 1050õ 1100 cm

⁻¹

H % \ " f \ P % o : r ¸ 7 £ x < Ê\ Õ ª y

&

ñ s \ P % o : r ¸ 7 £ x < Ê\ SiO

²

ü < ½ + Ë < ÊÜ ¼ Ð" f í

Fig. 8 É r Si @ / Ge` ¦ 6 xô Ç r « Ñ Ð" f y y Ge ª

`

¦ 1(a) ∼ 5 %(d) 7 £ x " f r « Ñ\ ¦ ] j ô Ç Ê ê \ P % o

ô Ç r « Ñ_ PL ñs . \ P % o Ê ê 570 nm H % \

"

ñ ¸ Ge & ñ \ " fÂ Ò' µ 1 ÏF g H כ ` ¦ ´ ú ô Ç . Ó ü t

: r Zacharias ü < Fauchet 1 p x É r GeO

2

defects [47] õ ' aº

)

a surface state_ T

₁

-S

0

transition Â Ò' µ 1 ÏF g½ + É Ã º e

¦ Ð ¦ô Ç e . s r « Ñ\ @ /ô Ç FTIR õ ¸ Ges í

ß èü < ½ + Ë # µ 1 ÏF g× æd % i Ö ¸` ¦ < Ê` ¦ Ð# Å Ò ¦ e .

þ

è F g interconnection \ 6 x½ + É Ã º e H F « Ñ Ð Ö ¸ 6

x½ + É Ã º e Ü ¼ 9, & ³F ² D G ? /ü @& h Ü ¼ Ð Ö ¸µ 1 Ïô Ç ½ ¨ '

×

æ \ e .

í

ß o} ? /\ ¸ & ñ ` ¦ + þ A$ í ½ + É Ã º e H ¢ ¸ É r ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð" f Si s : r` ¦ SiO

2

¢ ¸ H s # Q 1 p x_ ] X } \ s

: r Å Ò{ 9 (implantation) ¦ \ P % o H è0 A s : rc ½ + Ë

$ í

#

Q 9¹ ¡ §` ¦ F G4 ¤ l \ ´ ú § É r ½ ¨ 9 כ ¹ô Ç z ´& ñ s . s

~

½ ÓZ O _ × æ כ ¹ô Ç s & h É r Å Ò{ 9 ÷ & H s : r_ ª õ U ·s ì r í

Fig. 6. Photoluminescence spectra of SRSO films an-

nealed at 900, 1000, and 1100

^◦

C for 10 minutes.

(8)

Fig. 7. FTIR spectra of SRSO films annealed at 900, 1000, and 1100

^◦

C for 10 minutes.

\

¦ & ñ x 9 > ¸] X ½ + É Ã º e ¦ l > r_ Si / B N& ñ l Õ ü t \ Â Ò½ + Ë

)

a H כ s . s כ É r s : r Å Ò{ 9 s É r # Q " ~ ½ ÓZ O Ð

¸ s ` Z } É r 0 l x ¸_ ² D G è& h (local) & ñ o\ ¦ 0 p x >

¦ V , É r # 3 0 A_ F « Ñr Û ¼% 7 \ 6 £ x6 x½ + É Ã º e l M :ë H s

.

4. > º ½ T Æ X Ø y ¢ Ë S Ë ÷ m ÇP É b Ø

B ÐÀ Ó s : r_ l Í tF g Û ¼& 7 à Ô! 3 É r (4f) î ß A á ¤y ï r0 A _

s \ _ ô Ç × ¦ Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &# Q e . B ÐÀ Ó s

èü < Ô ¦ è 6 £ § s : r[ þ t s s Qô Ç 3 l q& h Ü ¼ Ð 6 x| ¨ c Ã º e .

B ÐÀ Ó s _ µ 1 ÏF g \ -t H r F g \ " f H& h ü @ % ò

%

i \ 5 g e H X < : £ ¤ y Er

³⁺

_ ' Í P : # l ï r0 A\ " f {

ï r0 A Ð_ s H 1540 nm \ " f { 9 # Q H X < s H F g: x

{ 9

ß \ " f Er_ F g # l H 4 ¤¸ ú ô Ç õ & ñ Ü ¼ Ð" f _ µ 1 ÏÒ q t x 9

Å Ò{ 9 , Si_ ¸{ A 0.15 eV\ 0 Au ô Ç Er ' aº í S \

ï r0 A, x 9 Auger s 1 p x s ' a ÷ &# Q e [50,51]. s

Qô Ç õ & ñ s é ß > & h Ü ¼ Ð Fig. 9\ ³ ðr ÷ &# Q e . Fig.

9(a) H ¸ & ñ Si\ Er` ¦ ¸i ç ô Ç â Ä º Ers µ 1 ÏF g H

' õ & ñ ` ¦ Ð# ï r . ü @Â Ò field H í ß o Si ? /\ ¸

Fig. 8. Photoluminescence spectra of one-step rapid thermal annealed GRSO films with 1 % (a), 2 % (b), 3 %(c), and 5 % (d) of Ge. These samples were annealed at 1100

^◦

C for 10 minutes.

&

ñ Si` ¦ # l 9 s M : µ 1 ÏÒ q t H \ -t Er` ¦ F # l

> ÷ &# Q, õ & h Ü ¼ Ð H Er _ µ 1 ÏF g` ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e

. Fig. 9(b) H Er s ¸i ç ) a é ß & ñ Si\ " f_ µ 1 ÏF g õ & ñ

`

Ä º p ô Ç כ É r Auger % 3 ] j(quenching)ü < SiÜ ¼ Ð_ % i

< ' aº s U ·l M :ë H \ s õ & ñ É r Si_ ¸i ç 0 l x ¸\ q Y V ô

¼ Ð" f Er

³⁺

_ F # l \ ¦ Ä » ¸ ¢ ¸ H í 7 H ½ + Ë` ¦ :

xô Ç _ q 4 ¤ F ½ + Ë` ¦ { 9 Ü ¼ . \ ¦ í S \ × æ d

(center)\ " f ¸{ Ð # l r v H X < 9 כ ¹ô Ç 0.l5 eV

H í 7 H, 7 £ ¤ r Û ¼% 7 _ \ P Ö ¸$ í o\ _ K " f ~ 1 > ] j/ B N ÷ &l M

:ë H \ © : r \ " f_ µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦` ¦ ] jô Ç > ) a . s Qô Ç Er s ¸i ç ) a Si É r z ´] j Ð © ¾ ¡ § o÷ & ¦ e t 3 l wô ÇX < Õ ª s Ä

» H µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦` ¦ Z } s l 0 AK " f ¸i ç ` ¦ ´ ú §s K t ë

ß Si\ " f Er_ 6 x K ¸ B Ä º ± ú l M :ë H \ [50,52] ¸i ç

`

¦ ´ ú §s ½ + É Ã º \ O . " f í ß è Ô ¦ è\ ¦ < Êa ¸i ç

/ B N$ í Si, SiO

x

, SiO

2

1 p x ¸i ç à Ôa Ë :Û ¼\ ¦ ª o

# µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦` ¦ Z } s ¦ H ½ ¨ r ¸÷ &# Q M ® o .

B ÐÀ Ó s : r s ¸i ç ) a SiO

_x

\ " f_ EL É r 1984¸ \ % 6

£

§ Ð ¦÷ &% 3 H X < [53] Si { 9 í ß oÓ ü t õ REF

₃

( # l " f RE H

Tb, Eu, Sm, Tm, Dy\ ¦ _ p )` ¦ / B N7 £ x Ã Ì F « Ñ Ð 6 x

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ x 9  ª  l 0 p xì ø Í ¸^  ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 100-715

® 

o° Ë ÑM   Ö « x ¢ ÷ m ÇP  É b Ø  my ¢= k

 Ð0 å * å  ∗

1 l

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ  x 9  ª  l 0 p xì ø Í ¸^   ½ ¨G ' p' , " fÖ  ¦ 100-715

L

|) o  Ú

 â

B@ / < Æ §    & ñ  Ð@ / < Æ x 9    õ  < Æ7 á x½ + Ë  ½ ¨" é ¶, 6 x  449-701 (2004¸  2 Z 4 23{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

 ¸  & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò'  % 3 `  ¦ Ã º e    H y n C É r Å Ò Ð F g:  x  s    è ç ß  F g interconnection \   Ö ¸6 x½ + É Ã º e 

`  ¦ ÷  rë ß   m  , r  F g  % ò % i F g ³ ðr  è \  & h 6 x½ + É Ã º e   .  : r 8 ú x : r \ " f  H µ 1 ÏF g l 0 p x  ¸  & ñ z

ó  B H ì ø Í ¸^ _  7 á x À ÓZ >  ] j  Z O `  ¦ / B N| 9  z ó  B H,  ¸  & ñ z ó  B H, Si-rich í ß  oz ó  B H, B ÐÀ Ó  ¸i ç z

´o  B H í  H " f Ð [ O " î ô  Ç .  Ö  ¦  Q Õ ª F g : £ ¤$ í [ þ t`  ¦  è> h  9 z ´] j& h   6 £ x6 x`  ¦ 0 A #  K   K   ½ + É ë  H ]

j& h  1 p x`  ¦ t & h ½ + É  כ s  .

PACS numbers: 81, 60, 71

Keywords: z ´o  B H, / B N| 9 ,  ¸  & ñ

I. " e Â ] Ø

Si ì ø Í ¸^   & ³@ /l Õ ü t \  Ù þ d  & h   % i ½ + É`  ¦ ½ + É Ã º e    H :

£

¤$ í  É r Õ ª \  -t   ½ × ¼Ì  ss  1.12 eV Ð" f  ©  : r 1 l x  s   0

p

x  9, Û ¼Û ¼ Ð í ß  oz ´o  B H(SiO

)`  ¦ + þ A$ í #  é ß { 9  chip {

©  10

> h s  © _  | 9 & h  ¸ 0 p x l  M :ë  H s  . ÷  r ë ß    m

  f   â 300 mm s  © _  é ß   & ñ Si`  ¦  ª í ß ½ + É Ã º e    H l

Õ ü t s  > hµ 1 Ï÷ &# Q, $ § 4   ¦  ¦5 Å q @ /6 x| ¾ Ó_  & ñ  Ð\  ¦   À Ó

\

>  4 R Å Ò  H   õ \  ¦ ± ú ¢>  Ù þ ¡ . Õ ª Q   ¸Z þ t± ú   8¹ ¡ ¤



Ø Ô ¦ @ /6 x| ¾ Ó_  & ñ  Ð  9 כ ¹ < Ê\     | 9 & h  ¸ 7 £ x 

 9 é ß { 9  è ç ß _  interconnection \  µ 1 Ï\ P õ  5 Å q  ¸t   ë

 H ] j& h `  ¦ K   K     H r & h `  ¦ ´ ú >  ÷ &% 3  . s \  ¦ F G4  ¤

½ +

É Ã º e    H ~ ½ ÓZ O  ×  æ_    y n C`  ¦ s 6 xô  Ç     è s  



 H  כ  É r Â Ò  ½ + É Ã º \ O   H  z ´s  . Õ ª Q  Si ì ø Í ¸^  y n C

\

  Ö ¸$ í o t  3 l w #   Ö ¸$ í o ) a o½ + ËÓ ü tì ø Í ¸^ \  ¦ | 9 & h o

  H X <\  ¸ q 6 x s   l Õ ü t& h   ô  Ç> \  ¦ t  ¦ e   . þ j



 H ´ ú § É r   ½ ¨ [ þ t s   ¸¹ ¡ § Ü ¼ Ð Si F g  è _    ½ ¨ $ í õ 

 z  \     F g  ¸   ' a [1], GHz/ å L F g   ¸l  [2], F g Û ¼0 A u

 [3],  ¦5 Å q CMOS F gy  t  è  [4], 1.55 um Ge F g  Ø  ¦  è



, p [ j/ B N l Õ ü t`  ¦ s 6 xô  Ç Si F g  è [ þ t s  > hµ 1 Ï ×  æ s  

  © 6 x o÷ &# Qe   . Õ ª Q   f   t  z ´] j& h   Si F g l  0

p

x`  ¦ ½ ¨ & ³ l  0 A #   H F g " é ¶(LED ü < LD)Ü ¼ Ð" f_  Si`  ¦

>

hµ 1 Ï #  ô  Ç .

E-mail: [email protected]



 " f t è ß  Ã º¸  1 l xî ß  Si>  ì ø Í ¸^ _  µ 1 ÏF g: £ ¤$ í  É r  

½

¨ [ þ t_   ' a d  _  @ / © s % 3  ¦, Si  ¸   & ñ ½ ¨ ¸\ " f µ 1 Ï F

g (light emission)_  µ 1 Ï| Ê ê F g     è  6 £ x6 x_  0 p x

$ í

Ü ¼ Ð   #    ½ ¨ @ / © s  ÷ &# Q M ® o . s  כ  É r  ¸  & ñ Si(nanocrystalline Si, nc-Si) ì ø Í ¸^ \ " f  ©  : r F g À Òp W 1 G '

pÛ ¼(photoluminescence, PL)\  ¦ µ 1 Ï|  ¦ s  Qô  Ç µ 1 ÏF g & ³



© `  ¦  ¸ß ¼l _  Si   & ñ î ß \ " f   î  rì ø Í (carriers)_ 



ª  ½ ¨5 Å q ´ òõ (quantum confinement effect)\  [5–9] _  K

" f K $ 3  < ÊÜ ¼ Ð+  8 ú ¤µ 1 Ï÷ &% 3  . z ´] j þ j í Ð ç ß ] X   ;s  + þ

A Si ì ø Í ¸^ \ " f Z  } É r ´ òÖ  ¦_  y n Cs   ©  : r \ " f  ' a8 £ ¤ ) a  כ

 É

r / B N| 9  Si\ " fs   [8]. s Ê ê Ð Ã º ´ ú § É r   ½ ¨ s À Ò

#

Q4 R" f / B N| 9  ³ ð  µ 1 ÏF g  è  Si | 9 & h  è \  & h 6 x ÷ &% 3  Ü

¼ 9, Õ ª µ 1 ÏF g ´ òÖ  ¦ s  1 %\  ¦  Å >  ÷ &% 3   [10,11]. ÷  rë ß 



m    ¸  & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò'  % 3 `  ¦ Ã º e    H r  F g  % ò

%

i  É r F g ³ ðr  è \  ¸ 6 £ x6 x½ + É Ã º e    [12–15].

s

X O 1 p w þ j  H \  Si  ¸ F g    ì  r  \ " f_  Å Òכ ¹ s Ã »



 H  ¸  & ñ Sis  õ   Y Us $ _  : £ ¤$ í `  ¦ | 9  Ã º e  Ö ¼

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ x 9 ª l 0 p xì ø Í ¸^ ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 100-715

®

o° Ë ÑM Ö « x ¢ ÷ m ÇP É b Ø my ¢= k

Ð0 å * å ^∗

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ x 9 ª l 0 p xì ø Í ¸^ ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 100-715

|) o Ú

â

B@ / < Æ § & ñ Ð@ / < Æ x 9 õ < Æ7 á x½ + Ë ½ ¨" é ¶, 6 x 449-701 (2004¸ 2 Z 4 23{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

¸ & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 ` ¦ Ã º e H y n C É r Å Ò Ð F g: x s è ç ß F g interconnection \ Ö ¸6 x½ + É Ã º e

` ¦ ÷ rë ß m , r F g % ò % i F g ³ ðr è \ & h 6 x½ + É Ã º e . : r 8 ú x : r \ " f H µ 1 ÏF g l 0 p x ¸ & ñ z

ó B H ì ø Í ¸^ _ 7 á x À ÓZ > ] j Z O ` ¦ / B N| 9 z ó B H, ¸ & ñ z ó B H, Si-rich í ß oz ó B H, B ÐÀ Ó ¸i ç z

´o B H í H " f Ð [ O " î ô Ç . Ö ¦ Q Õ ª F g : £ ¤$ í [ þ t` ¦ è> h 9 z ´] j& h 6 £ x6 x` ¦ 0 A # K K ½ + É ë H ]

j& h 1 p x` ¦ t & h ½ + É כ s .

Keywords: z ´o B H, / B N| 9 , ¸ & ñ

Si ì ø Í ¸^ & ³@ /l Õ ü t \ Ù þ d & h % i ½ + É` ¦ ½ + É Ã º e H :

¤$ í É r Õ ª \ -t ½ × ¼Ì ss 1.12 eV Ð" f © : r 1 l x s 0

x 9, Û ¼Û ¼ Ð í ß oz ´o B H(SiO

)` ¦ + þ A$ í # é ß { 9 chip {

© 10

> h s © _ | 9 & h ¸ 0 p x l M :ë H s . ÷ r ë ß m

f â 300 mm s © _ é ß & ñ Si` ¦ ª í ß ½ + É Ã º e H l

Õ ü t s > hµ 1 Ï÷ &# Q, $ § 4 ¦ ¦5 Å q @ /6 x| ¾ Ó_ & ñ Ð\ ¦ À Ó

> 4 R Å Ò H õ \ ¦ ± ú ¢> Ù þ ¡ . Õ ª Q ¸Z þ t± ú 8¹ ¡ ¤

Ø Ô ¦ @ /6 x| ¾ Ó_ & ñ Ð 9 כ ¹ < Ê\ | 9 & h ¸ 7 £ x

9 é ß { 9 è ç ß _ interconnection \ µ 1 Ï\ P õ 5 Å q ¸t ë

H ] j& h ` ¦ K K H r & h ` ¦ ´ ú > ÷ &% 3 . s \ ¦ F G4 ¤

É Ã º e H ~ ½ ÓZ O × æ_ y n C` ¦ s 6 xô Ç è s

H כ É r Â Ò ½ + É Ã º \ O H z ´s . Õ ª Q Si ì ø Í ¸^ y n C

Ö ¸$ í o t 3 l w # Ö ¸$ í o ) a o½ + ËÓ ü tì ø Í ¸^ \ ¦ | 9 & h o

H X <\ ¸ q 6 x s l Õ ü t& h ô Ç> \ ¦ t ¦ e . þ j

H ´ ú § É r ½ ¨ [ þ t s ¸¹ ¡ § Ü ¼ Ð Si F g è _ ½ ¨ $ í õ

z \ F g ¸ ' a [1], GHz/ å L F g ¸l [2], F g Û ¼0 A u

[3], ¦5 Å q CMOS F gy t è [4], 1.55 um Ge F g Ø ¦ è

, p [ j/ B N l Õ ü t` ¦ s 6 xô Ç Si F g è [ þ t s > hµ 1 Ï × æ s

© 6 x o÷ &# Qe . Õ ª Q f t z ´] j& h Si F g l 0

x` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 A # H F g " é ¶(LED ü < LD)Ü ¼ Ð" f_ Si` ¦

hµ 1 Ï # ô Ç .

" f t è ß Ã º¸ 1 l xî ß Si> ì ø Í ¸^ _ µ 1 ÏF g: £ ¤$ í É r

¨ [ þ t_ ' a d _ @ / © s % 3 ¦, Si ¸ & ñ ½ ¨ ¸\ " f µ 1 Ï F

g (light emission)_ µ 1 Ï| Ê ê F g è 6 £ x6 x_ 0 p x

Ü ¼ Ð # ½ ¨ @ / © s ÷ &# Q M ® o . s כ É r ¸ & ñ Si(nanocrystalline Si, nc-Si) ì ø Í ¸^ \ " f © : r F g À Òp W 1 G '

pÛ ¼(photoluminescence, PL)\ ¦ µ 1 Ï| ¦ s Qô Ç µ 1 ÏF g & ³

© ` ¦ ¸ß ¼l _ Si & ñ î ß \ " f î rì ø Í (carriers)_

ª ½ ¨5 Å q ´ òõ (quantum confinement effect)\ [5–9] _ K

" f K $ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ 8 ú ¤µ 1 Ï÷ &% 3 . z ´] j þ j í Ð ç ß ] X ;s + þ

A Si ì ø Í ¸^ \ " f Z } É r ´ òÖ ¦_ y n Cs © : r \ " f ' a8 £ ¤ ) a כ

É

r / B N| 9 Si\ " fs [8]. s Ê ê Ð Ã º ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò

Q4 R" f / B N| 9 ³ ð µ 1 ÏF g è Si | 9 & h è \ & h 6 x ÷ &% 3 Ü

¼ 9, Õ ª µ 1 ÏF g ´ òÖ ¦ s 1 %\ ¦ Å > ÷ &% 3 [10,11]. ÷ rë ß

m ¸ & ñ Si Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 ` ¦ Ã º e H r F g % ò

i É r F g ³ ðr è \ ¸ 6 £ x6 x½ + É Ã º e [12–15].

X O 1 p w þ j H \ Si ¸ F g ì r \ " f_ Å Òכ ¹ s Ã »

H ¸ & ñ Sis õ Y Us $ _ : £ ¤$ í ` ¦ | 9 Ã º e Ö ¼

H כ s . s כ s o] j ) a כ É r 2000¸ Nature t

Pavesi 1 p x s F g* 3 i ç \ _ K " f Y Us $ _ l : r : £ ¤$ í optical gain` ¦ S \ 1 p q " f Â Ò' s [16]. & ³F s \ @ / K

" f H 7 Hê ø Ís > 5 Å q ÷ & ¦ e H X < Pavesi Õ ªÒ ¨ s ü @\ H

f Ì º§ Â > q 5 p wô Ç õ \ ¦ % 3 % 3 H Ð ¦ H \ O Ü ¼ 9 Õ

ª ì ø Í@ /_ Ð ¦ë ß s e l M :ë H s [17,18]. Õ ª Q þ j H p

² D G F « Ñ < Æ r(MRS)\ " f ¸ 7 H_ e % 3 1 p w s r F g 6

x Si Y Us $ _ z ´ & ³ 0 p x$ í É r ß ¼ ¦ ½ + É Ã º e . s ü <

H ² ú o & h ü @ % ò % i _ Si Y Us $ H s p _ > hµ 1 Ï é ß

\ ü < e # Q" f î r © A \ ] j¾ ¡ § o| ¨ c Ã º e ` ¦ כ Ü ¼ Ð

Ð# t l M :ë H \ Si Y Us $ \ ¦ s 6 xô Ç F g: x l Õ ü t_ S \ l

& h µ 1 Ï ¸ / B I z ´ & ³| ¨ c Ã º e ` ¦ כ s .

Si ¸ & ñ _ ] j ~ ½ ÓZ O É r B Ä º ª > r ¸÷ & ¦ e t

ë ß Á ºo ª | 9 _ Si ¸ & ñ ` ¦ ] j % i 8 ¸ Õ

ª ~ ½ ÓZ O s l > r_ ì ø Í ¸^ / B N& ñ ¦ ¸ ú Â Ò½ + Ë÷ &t 3 l wô Ç

Si ¸ F g ½ ¨ & ³ É r z ´+ « >z ´\ " fë ß 0 p x ¦ í ß \ O Ü

¼ Ð ÷ &t 3 l w½ + É כ s . F g l 0 p x ¸Si ] j Z O É r Y >

t e H X <, f ] X & h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f þ j í Ð y n C` ¦ ' a8 £ ¤ ô

Ç / B N| 9 Si ] j Z O õ CVDü <° ú É r c ç Z O ` ¦ s 6 x # f ] X

¸ & ñ Si ~ Ã Ì} ` ¦ ] j H ~ ½ ÓZ O s e . ¢ ¸ H í ß

oSi` ¦ s 6 x H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f 7 £ x Ã Ì ) a SiO

(x < 2)` ¦ ¦

: r \ " f(T

C) \ P % o # © ì r o Ù ¼

Ð" f ¸ & ñ ` ¦ + þ A$ í H ~ ½ ÓZ O õ SiO

ü < ° ú É r Â Ò ¸^

s : r Å Ò{ 9 s sputtering ô Ç Ê ê \ P % o Ð ¸ & ñ ` ¦ + þ