Формирование фторсодержащих дефектов и нанокристаллов в SiO$_2$ при имплантации ионов фтора, кремния и германия: компьютерное моделирование и фотолюминесцентная спектроскопия

Выполнено компьютерное моделирование процессов встраивания атомов фтора в решетку диоксида кремния при ионной имплантации F$^+$ и формирования нанокристаллов кремния (германия) в SiO$_2$ при ионной имплантации Si$^+$ (Ge$^+$). Расчеты для F проводились методом функционала плотности DFT, а для Si и Ge – путем сочетания методов DFT (в кластерном приближении) и Монте-Карло.
Установлена энергетическая выгодность присоединения атомов фтора к одному из атомов кремния с образованием немостикового атома кислорода (НАК) и возникновением энергетического уровня в запрещенной зоне. В случае ионной имплантации моделирование при концентрации растворенных атомов Si (Ge) $\sim$ 2 at.% демонстрирует образование нанокристаллов (НК) со средним размером $\sim$ 1 nm.