МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОКРИСТАЛЛОВ ZnS, СФОРМИРОВАННЫХ В КРЕМНИИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ
Keywords:
Ключевые слова: ZnS, нанокристаллы, кремний, ионная имплантация, фотолюминесценция, моделирование, температурная зависимость, квантово-размерный эффект., Keywords: ZnS nanocrystals, silicon, ion implantation, photoluminescence, temperature dependence, Varshni equation, Arrhenius model.Abstract
В работе рассмотрено математическое моделирование температурной зависимости фотолюминесцентных характеристик нанокристаллов ZnS, сформированных в кремниевой подложке методом последовательной ионной имплантации Zn⁺ и S⁺ с последующим термическим отжигом. Анализ выполнен с использованием уравнения Варшни, модели Аррениуса и модели термического тушения люминесценции. Показано, что повышение температуры вызывает уменьшение интенсивности фотолюминесценции, длинноволновое смещение полосы излучения и снижение эффективной ширины запрещенной зоны. Рассмотрено влияние размеров нанокристаллов на энергетическое положение экситонной полосы. Полученные зависимости сопоставлены с экспериментальными результатами XRD, TEM и PL, представленными для структур Si/ZnS, и могут использоваться для оптимизации режимов формирования кремниевых оптоэлектронных структур.
Abstract. The paper presents numerical modeling of temperature-dependent photoluminescence characteristics of ZnS nanocrystals formed in silicon by sequential zinc and sulfur ion implantation followed by thermal annealing. The Varshni equation, Arrhenius model and thermal quenching model are used to describe band-gap variation, emission shift and PL intensity decrease. The model is compared with structural and optical data for Si/ZnS layers and can be applied to optimize silicon-compatible optoelectronic structures.
