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DS: Dünne Schichten

DS 5: Ionenimplantation III

DS 5.3: Fachvortrag

Montag, 23. März 1998, 17:00–17:15, H 31

Thermisch induzierte epitaktische Rekristallisation von Ionen-implantiertem α-Quarz — •F. Roccaforte, W. Bolse und K.P. Lieb — II. Physikalisches Institut und SFB 345, Universität Göttingen

Im Rahmen einer ausführlichen Studie zur Ionenstrahlmodifikation von Keramiken haben wir das thermische Rekristallisationsverhalten von ionenimplantiertem Quarz untersucht. SiO₂-Einkristalle wurden mit verschiedenen Ionen (H⁺, Si⁺, Cs⁺, Xe⁺) bei Fluenzen zwischen 5 × 10¹⁵ und 1 × 10¹⁷/cm² bestrahlt. Die Energie lag zwischen 10 keV und 250 keV. Die Dicke der dabei erzeugten amorphen Schichten und die Verteilung der implantierten Fremdatome wurde durch Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie in Channeling Geometrie (RBS-C) bestimmt und lag zwischen 138 und 184 × 10¹⁶ Atome/cm². Danach wurden die Proben bei Temperaturen zwischen 500^oC und 900^oC in Luft geheizt und die Dicke der amorphen Schicht erneut bestimmt. Es zeigt sich, daß in den Cs⁺ implantierten Proben bei 875^oC vollständige epitaktische Rekristallisation der amorphen Schicht stattfindet. Die Rekristallisationsgeschwindigkeit hängt dabei stark von der implantierten Cs-Fluenz ab. Bei den mit anderen Ionen (H⁺, Si⁺, Xe⁺) implantierten α-Quarz-Proben konnte keine Rekristallisation beobachtet werden. Nach zusätzlicher Implantation von Cs⁺ können jedoch auch diese Proben rekristallisiert werden. Der Einfluß der Alkaliatome auf den Rekristallisationsprozess wird innerhalb eines topologischen Modells durch Modifikation des ungeordneten [SiO₄]-Tetraedernetzwerks erklärt.