The nature of photoluminescence from plastically deformed silicon

Abstract

The nature of photoluminescence from plastically deformed silicon crystals is investigated from the dependences of the spectrum and intensity of the luminescence on various parameters. Besides the well established characteristic lines D1 through D4, a broad background component is found to exist in the photon energy range of 0.75 to 1.1 eV. Neither impurities nor clusters of point defects are shown to be responsible for the deformation-induced photoluminescence. Thus, dislocations are concluded to be active as radiative recombination centres. It is shown, however, that dangling bonds are not responsible for the recombination processes. Thus, the reconstructed bonds or severe distortion of the lattice at the dislocation core is thought to contribute to the radiative recombination processes occurring in a plastically deformed silicon crystal. The D1 and D2 lines seem to be related to geometrical kinks on dislocations. Die Ursache der Photolumineszenz von plastisch verformten Siliziumkristallen wird aus der Abhängigkeit des Spektrums und der Intensität der Lumineszenz von verschiedenen Parametern untersucht. Neben gut bekannten charakteristischen Linien D1 bis D4, wird eine breite Untergrundkomponente im Photonenenergiebereich von 0,75 bis 1,1 eV gefunden. Es wird gezeigt, daß weder Störstellen noch Cluster von Punktdefekten für die deformationsinduzierte Photolumineszenz verantwortlich sind. Deshalb wird angenommen, daß Versetzungen als strahlende Rekombinationszentren aktiv sind. Es wird jedoch auch gezeigt, daß hängende Bindungen für den Rekombinationsprozeß nicht verantwortlich sind. Deshalb wird angenommen, daß die rekonstruierten Bindungen oder schwere Störungen des Gitters am Versetzungskern zum strahlenden Rekombinationsprozeß beitragen, der in einem plastisch deformierten Siliziumkristall auftritt. Die D1- und D2-Linien scheinen mit geometrischen Kinks auf den Versetzungen verknüpft zu sein.