Проявление квантоворазмерных эффектов в нанокристаллах и аморфных нанокластерах германия в плeнках GeSi$_x$O$_y$

Плeнки нестехиометрических германосиликатных стeкол двух типов GeO$_{x}$[SiO]$_{(1-x)}$ и GeO$_{x}$[SiO$_{2}$]$_{(1-x)}$ были получены высоковакуумным испарением порошков GeO$_{2}$ и SiO либо SiO$_{2}$, и напылением на холодную подложку Si (001). Исходные и подвергнутые отжигам (550 и 650$^\circ$C, 1 h) образцы исследовали методами ИК-спектроскопии, электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ). Из анализа спектров КРС установлено, что в отличие от исходной плeнки GeO[SiO$_{2}$], плeнка GeO[SiO] изначально содержала кластеры аморфного германия. По данным электронной микроскопии размер кластеров составлял $\sim$3 nm. ИК-спектроскопия показала наличие в плeнках связей Si–O, Ge–O и Si–O–Ge. После отжига 550$^\circ$C в обеих плeнках были обнаружены кластеры аморфного германия, а после отжига 650$^\circ$C в них появляются нанокристаллы германия. В исходных плeнках при низких температурах наблюдалась широкая полоса ФЛ с максимумом 1050 nm, вероятно, обусловленная дефектами – вакансиями кислорода и избыточными атомами германия. Отжиги вызывают трансформацию структуры плeнок и меняют вид спектров ФЛ. В плeнках, содержащих нанокластеры германия, наблюдается ФЛ с максимумом 1400–1600 nm. При этом уменьшился сигнал ФЛ от дефектов. Исследована температурная зависимость интенсивности пиков ФЛ, она падала с ростом температуры, но сохранялась при температурах до 200 K. Обсуждается вклад в ФЛ от нанокристаллов германия, формируемых при отжигах.