Interactions Laser-Solides, Recuits par Faisceaux d'Energie / Laser-Solid Interactions and Transient Thermal Processing of Materials

J. Phys. Colloques 44 (1983) C5-203-C5-208
DOI: 10.1051/jphyscol:1983532

THE ELECTRONIC STRUCTURE OF HEAVILY DOPED ION IMPLANTED LASER ANNEALED SILICON : ELLIPSOMETRIC MEASUREMENTS

L. Viña¹, C. Umbach¹, A. Compaan², M. Cardona¹ et A. Axmann<sup>3

1</sup>  Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstr. 1, 7000 Stuttgart 80, F.R.G.
²  Von Humboldt Foundation Fellow, on leave from Kansas State University, Dept. of Physics, Cardwell Hall, Manhattan, Kansas 66506, U.S.A.
³  Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik, Eckerstr. 4, 7800 Freiburg, F.R.G.

Résumé
Les structures E₁ et E₂ des constantes optiques du silicium ont été abondamment utilisées durant les vingt dernières années pour étudier les états électroniques (structures de bandes) de ce semi-conducteur. Nous avons mesuré ces structures dans le silicium dopé type n et p par implantation ionique et recuit au laser et dans le silicium dope en volume en fonction de la concentration de porteurs libres. Les mesures ont été réalisées avec un ellipsomètre automatique à analyseur tournant dans le domaine 2-6 eV. Les structures sont déplacées vers le rouge et élargies avec l'augmentation de la concentration des porteurs, mais de façon indépendante du type n ou p. Les échantillons implantés et recuits conduisent à des résultats qui correspondent à ceux du matériau dopé en volume. Ils nous permettent d'atteindre des niveaux de dopage bien plus élevés que ceux du matériau dopé en volume.

Abstract
The E₁ and E₂structures in the optical constants of silicon have been profusely used during the last 20 years for studying the electronic states (band structure) of this semiconductor. We have measured these structures in bulk and ion implanted laser annealed n- and p-type silicon as a function of carrier concentration. The measurements were performed with an automatic rotating analyser ellipsometer in the range 2-6 eV. The structures red-shift and broaden with increasing carrier concentration, but independently of type. The laser annealed samples yield results which join smoothly with those for the bulk samples. They enable us to reach doping levels much higher than those for bulk samples.