- Die Ausdehnung
- Die Implantationstemperatur muss hoch genug sein, um eine komplette Amorphisierung der Targetoberfl"ache, und gleichzeitig niedrig genug, um die Kristallisation amorpher Ausscheidungen zu kubischen $3C-SiC$-Pr"azipitaten zu verhindern.
- F"ur Kohlenstoff in Silizium sind Temperaturen zwischen $150$ und $400 \, ^{\circ} C$ geeignet.
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- Neben Kohlenstoffimplantation in Silizium wurden solche Ausscheidungen auch in Hochdosis-Sauerstoffimplantation in Silizium, $Ar^+$ in Saphir und $Si^+$ in $SiC$ \cite{van_ommen,specht,ishimaru} gefunden.
- Entscheidend ist eine Dichtereduktion des Materialsystems bei der Amorphisierung, worauf im n"achsten Abschnitt eingegangen wird.
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- \section{Kohlenstoffverteilung}
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- Da bei diesen Temperaturen kaum Amorphisierung zu erwarten ist \cite{kaum_amorph_bei_high_t}, muss sehr viel Kohlenstoff implantiert werden, was letztendlich zur Nukleation kohlenstoffreicher amorpher $SiC_x$-Ausscheidungen f"uhrt \cite{c_beguenstigt_amorph}.
- Diese
+ Die Position und Ausdehnung der amorphen Phasen ist au"serdem abh"angig von der Implantationstemperatur.
+ F"ur die Bildung durchgehend amorpher Schichten und lamellarer Ausscheidungen an der Grenzfl"ache muss die Implantationstemperatur hoch genug sein, um eine komplette Amorphisierung der Targetoberfl"ache zu vermeiden, und gleichzeitig niedrig genug, um die Kristallisation amorpher Ausscheidungen zu kubischen $3C-SiC$-Pr"azipitaten zu verhindern.
+ F"ur Kohlenstoff in Silizium sind Temperaturen zwischen $150$ und $400 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ geeignet.
+ \printimg{h}{width=10cm}{a-t.eps}{Schematischer Aufbau des implantierten Schichtsystems f"ur $180 \, keV$ $C^+$"=Implantationen in $(100)Si$ mit einer Dosis von $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ in Abh"angigkeit von der Temperatur. \cite{maik_da}}{img:lua_vs_t}
+ Abbildung \ref{img:lua_vs_t} zeigt die Position und Ausdehnung der strukturell verschiedenen Bereiche f"ur $180 \, keV \, C^+$-implantierte Proben mit einer Dosis von $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ abh"angig von der Implantationstemperatur.
+ Die Dicke der durchgehenden Schicht nimmt mit steigender Temperatur ab.
+ Dies deutet auf eine erleichterte Rekristallisation bereits amorphisierten Siliziums, beziehungsweise erschwerte Amorphisierung kristallinen Siliziums, bei h"oheren Temperaturen hin.
+ Auff"allig ist weiterhin die Ausdehnung der amorphen Schicht um das Kohlenstoffverteilungsmaximum.
+ Die Kohlenstoffkonzentrationen an der vorderen Grenzfl"ache f"ur $150 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ betr"agt $15 \, at.\%$, bei $200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ $20 \, at.\%$ und bei $250 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ $25 \, at.\%$.
+ Dies weist auf einen Beitrag des Kohlenstoffs zur Amorphisierung hin, der f"ur h"ohere Temperaturen aufgrund der erschwerten Amorphisierung ansteigen muss, um Amorphisierung zu beg"unstigen.
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+ \section{Kohlenstoffsegregation}
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+ \printimg{h}{width=15cm}{eftem.eps}{a) Hellfeld- und b) Elementverteilungsaufnahme der vorderen Grenzschicht einer mit $4,3 \times 10^{17} cm^{-2}$ bei $200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ implantierten Probe. Amorphe Bereiche in der Hellfeldaufnahme erscheinen hell, hohe Kohlenstoffkonzentrationen in der Elementverteilungsaufnahme sind gelb, niedrige blau. \cite{maik_da}}{img:eftem}
+ In Abbildung \ref{img:eftem} wird eine Hellfeldaufnahme mit einer zugeh"origen, durch energiegefilterte Transmissionselektronenmikroskopie (EFTEM) gewonnenen Elementverteilungsaufnahme, einer bei $200 \, ^{\circ} \mathrm{C}$ und sonst gleichen Bedingungen implantierten Probe, gegen"ubergestellt.
+ Die lamellaren amorphen Bereiche weisen eine erh"ohte Kohlenstoffkonzentration im Gegensatz zu den kristallinen Bereichen auf.
+ Der direkte Nachweis daf"ur, dass die amorphen Lamellen eine kohlenstoffreiche Phase darstellen, ist aufgrund ihrer geringen Gr"o"se und der niedrigen Ordnungszahl des Kohlenstoffs besonders schwierig.
+ Der bisher einzige direkte Nachweis ergibt sich aus EFTEM, wie in Abbildung \ref{img:eftem} gezeigt.