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.
REFERENCES
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.
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
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.