Процессы формирования нанокластеров InAs в кремнии методом высокодозной ионной имплантации: результаты эксперимента и моделирования

Разработана физико-математическая модель и программное обеспечение для моделирования процесса последовательной высокодозной имплантации двух типов атомов с целью формирования нанокластеров соединения в материале матрицы. Модель базируется на численном решении систем уравнений конвекции–диффузии–реакции. Проведено численное моделирование процесса синтеза нанокластеров InAs в результате высокодозной имплантации ионов As$^+$ и In$^+$ в кристаллический кремний. Методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и комбинационного рассеяния света (КРС) установлено формирование нанокластеров кристаллического InAs со средним диаметром 7 nm и плотностью их распределения 2.87 $\cdot$ 10$^{11}$ cm$^{-2}$ в процессе имплантации As (170 keV, 3.2 $\cdot$ 10$^{16}$ cm$^{-2}$) и In (250 keV, 2.8 $\cdot$ 10$^{16}$ cm$^{-2}$) при $T$ = 500$^\circ$С в Si. На основе анализа полученных экспериментальных и теоретических данных определены коэффициенты радиационно-стимулированной диффузии In и As в Si, а также доля имплантированной примеси, находящаяся в связанном состоянии, т. е. в виде нанокластеров InAs. Проведено сравнение результатов эксперимента с данными моделирования.