Title

NUCLEAÇÃO E PROPAGAÇÃO DE NANOTRINCAS EM Si (001) CO-IMPLANTADO COM H+ e He+

NANOCRACK NUCLEATION AND PROPAGATION IN SI CO-IMPLANTED WITH H+ E HE+

Authorship

Reboh, Shay; Mattos, Augusto. A. D. de; Marcondes, Tatiana Lisboa; Rossato, Francis; Campos, Fabíola; Reboh, Yonathan; fichtner, Paulo F. P.

Reboh, Shay

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Campos, Fabíola

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Reboh, Yonathan

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DOI

10.5151/2594-5327-0257

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Abstract

Em combinação com a técnica de colagem direta, o corte iônico expande as possibilidades de produção de heteroestruturas de alta qualidade permitindo a transferência de finas camadas monocristalinas de um substrato a outro. No presente trabalho, estudamos o processo de corte iônico em laminas de Si (001) através da co-implantação íons de H2+ e He+ nas fluências de 0.5 to 2.5x1016 cm-2 por íon e energias calculadas to de forma a produzir a mesma profundidade média de implantação de 1.5 μm para ambos os íons. Amostras tratadas termicamente (temperatures d 350 à 700oC por t=1800s) foram caracterizadas por microscopia ótica, e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados são apresentados e discutidos em termos da distribuição de tamanho de esfoliação individual e áreas totais de esfoliação. Demonstramos que os parâmetros de implantação podem ser otimizados de maneira a se obter áreas de esfoliação em larga escala. Em particular, a corrente de implantação tem uma influencia determinante nos resultados. Uma maior corrente leva a uma área maior de esfoliação. E por fim, em contraste com o conceito de coalescência de microcavidades encontrado na literatura, encontramos uma condição especifica em que ocorre uma propagação instável de trinca nucleada em um único ponto resultando em uma inteira esfoliação de até mesmo relativamente finas camadas de Si.

In combination with the wafer bonding technique, the íon cut process expands the possibility of high quality heteroestructures production, permitting the transfer of a thin layer to a substrate. On the present work, we study the ion cut process in (001) Si wafers co-implanted with H2+ e He+ ions, on the fluencies of 0.5 to 2.5x1016 cm-2 per ion and energies calculated to produce the same depth of implantation of 1.5 μm for both ions. Annealed samples (350oC to 700oC for t=1800s) were characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy. The results are presented and discussed in terms of blister mean size and total exfoliation area of the samples. We demonstrate that the implantation parameters can be optimized to obtain large scale exfoliation. In particular, the implantation current looks to be the key factor on the results. A high current leads to a larger exfoliation area. And also, in contrast with coalescence process found on the literature, we achieved a specific condition were an instable crack propagation occurs from a single nucleation point, resulting in a total exfoliation area of the sample, even from a relative thin layers.

Keywords

Silicon; Ion cut; Nanocrack; Ion implantation.

Silício; Corte iônico; Nanotrinca; Implantação iônica.