Excimer laser annealing is shown to be very promising to promote Sb incorporation in Ge up to concentrations as high as 1 × 1021 at./cm3. However, we demonstrate that when Ge is melted by laser irradiation, a high excess of vacancies is generated in the molten region. These vacancies induce Sb electrical deactivation at the melt depth through the formation of Sbm-Vn complexes that act as a sink for further Sb atoms, even leading Sb to back-diffuse towards the surface, against the concentration gradient. These results are fundamental for the realization of new generation Ge-based micro and optoelectronic devices.

1.
S.
Takagi
,
T.
Tezuka
,
T.
Irisawa
,
S.
Nakaharai
,
T.
Numata
,
K.
Usuda
,
N.
Sugiyama
,
M.
Shichijo
,
R.
Nakane
, and
S.
Sugahara
,
Solid State Electron.
51
,
526
(
2007
).
2.
C. L.
Royer
,
J.-F.
Damlencourt
,
B.
Vincent
,
K.
Romanjek
,
Y. L.
Cunff
,
H.
Grampeix
,
V.
Mazzocchi
,
V.
Carron
,
F.
Némouchi
,
J.-M.
Hartmann
,
C.
Arvet
,
C.
Vizioz
,
C.
Tabone
,
L.
Hutin
,
P.
Batude
, and
M.
Vinet
,
Solid State Electron.
59
,
2
(
2011
).
3.
C.
Claeys
,
J.
Mitard
,
G.
Eneman
,
M.
Meuris
, and
E.
Simoen
,
Thin Solid Films
518
,
2301
(
2010
).
4.
E.
Batail
,
S.
Monfray
,
C.
Tabone
,
O.
Kermarree
,
J. F.
Damlencourt
,
P.
Gautier
,
G.
Rabille
,
C.
Arvet
,
N.
Loubet
,
Y.
Campidelli
,
J. M.
Hartman
,
A.
Pouydebasque
,
V.
Delaye
,
C. L.
Royer
,
G.
Ghibaudo
,
T.
Skotnicki
, and
S.
Deleonibus
,
IEDM Tech. Dig.
2008
,
397
.
5.
C.
Claeys
and
E.
Simoen
,
Germanium-Based Technologies – From Materials to Devices
(
Elsevier
,
Great Britain
,
2007
).
6.
J.
Liu
,
X.
Sun
,
R.
Camacho-Aguilera
,
L. C.
Kimerling
, and
J.
Michel
,
Opt. Lett.
35
,
679
(
2010
).
7.
S.-L.
Cheng
,
G.
Shambat
,
J.
Lu
,
H.-Y.
Yu
,
K.
Saraswat
,
T. I.
Kamins
,
J.
Vuckovic
, and
Y.
Nishi
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
211101
(
2011
).
8.
D.
Ahn
,
C.-Y.
Hong
,
J.
Liu
,
W.
Giziewicz
,
M.
Beals
,
L. C.
Kimerling
,
J.
Michel
,
J.
Chen
, and
F. X.
Kärtner
,
Opt. Express
7
,
3916
(
2007
).
9.
J.
Liu
,
M.
Beals
,
A.
Pomerene
,
S.
Bernardis
,
R.
Sun
,
J.
Cheng
,
L. C.
Kimerling
, and
J.
Michel
,
Nat. Photonics
2
,
433
(
2008
).
10.
T.
Janssens
,
C.
Huyghebaert
,
D.
Vanhaeren
,
G.
Winderickx
,
A.
Satta
,
M.
Meuris
, and
W.
Vandervorst
,
J. Vac. Sci. Technol. B
24
,
510
(
2006
).
11.
E.
Bruno
,
G. G.
Scapellato
,
G.
Bisognin
,
E.
Carria
,
L.
Romano
,
A.
Carnera
, and
F.
Priolo
,
J. Appl. Phys.
108
,
124902
(
2010
).
12.
L.
Romano
,
G.
Impellizzeri
,
M. V.
Tomasello
,
F.
Giannazzo
,
C.
Spinella
, and
M. G.
Grimaldi
,
J. Appl. Phys.
107
,
084314
(
2010
).
13.
I.
Suni
,
G.
Göltz
,
M. A.
Nicolet
, and
S.
Lau
,
Thin Solid Films
93
,
171
(
1982
).
14.
J. S.
Preston
and
H. M.
van Driel
,
Phys. Rev. B
30
,
1950
(
1984
).
15.
M.
Mulato
,
D.
Toet
,
G.
Aichmayr
,
P. V.
Santos
, and
I.
Chambouleyron
,
J. Appl. Phys.
82
,
5159
(
1997
).
16.
G.
Impellizzeri
,
L.
Romano
,
L.
Bosco
,
C.
Spinella
, and
M. G.
Grimaldi
,
Appl. Phys. Express
5
,
021301
(
2012
).
17.
A. L.
Magna
,
P.
Alippi
,
V.
Privitera
,
G.
Fortunato
,
M.
Camalleri
, and
B.
Svensson
,
J. Appl. Phys.
95
,
4806
(
2004
).
18.
G.
Mannino
,
V.
Privitera
,
A. L.
Magna
,
E.
Rimini
,
E.
Napolitani
,
G.
Fortunato
, and
L.
Mariucci
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
051909
(
2005
).
19.
A. L.
Magna
,
V.
Privitera
,
G.
Fortunato
,
M.
Cuscunà
,
B. G.
Svensson
,
E.
Monakhov
,
K.
Kuitunen
,
J.
Slotte
, and
F.
Tuomisto
,
Phys. Rev. B
75
,
235201
(
2007
).
20.
G.
Contreras
,
L.
Tapfer
,
A. K.
Sood
, and
M.
Cardona
,
Phys. Status Solidi B
131
,
475
(
1985
).
21.
P.
Tsouroutas
,
D.
Tsoukalas
,
I.
Zergioti
,
N.
Cherkashin
, and
A.
Claverie
,
J. Appl. Phys.
105
,
094910
(
2009
).
22.
G.
Bisognin
,
S.
Vangelista
, and
E.
Bruno
,
Mater. Sci. Eng. B
154–155
,
64
(
2008
).
23.
S.
Koffel
,
P.
Scheiblin
,
A.
Claverie
, and
G.
Benassayag
,
J. Appl. Phys.
105
,
013528
(
2009
).
24.
S.
Brotzmann
and
H.
Bracht
,
J. Appl. Phys.
103
,
033508
(
2008
).
25.
A.
Chroneos
,
H.
Bracht
,
R. W.
Grimes
, and
B. P.
Uberuaga
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
172103
(
2008
).
26.
A.
Chroneos
,
R. W.
Grimes
,
B. P.
Uberuaga
, and
H.
Bracht
,
Phys. Rev. B
77
,
235208
(
2008
).
27.
A.
Chroneos
,
J. Appl. Phys.
107
,
076102
(
2010
).
28.
W.
Szyszko
,
Appl. Surf. Sci.
90
,
325
(
1995
).
29.
J. W.
Orton
,
The Story of Semiconductor
(
Oxford University Press
,
2004
), p.
56
.
30.
S.
Brotzmann
,
H.
Bracht
,
J. L.
Hansen
,
A. N.
Larsen
,
E.
Simoen
,
E. E.
Haller
,
J. S.
Christensen
, and
P.
Werner
,
Phys. Rev. B
77
,
235207
(
2008
).
You do not currently have access to this content.