Воздействие импульсного лазерного излучения на слои Si с высокой дозой имплантированных ионов Ag$^{+}$

С целью создания тонкого композитного слоя Ag : Si, содержащего наночастицы (НЧ) Ag, исследовано воздействие наносекундным импульсом рубинового лазера ($\lambda$ = 0.694 $\mu$m) на монокристаллический $c$-Si, имплантированный высокой дозой ионов Ag$^{+}$. Импульсный лазерный отжиг (ИЛО) проводился с плотностью энергии, превышающей порог плавления аморфного $a$-Si ($W\ge$ 1.2 J/cm$^{2}$). В процессе ИЛО исследовалась временная динамика отражательной способности $R(t)$ зондирующего лазерного излучения ($\lambda$ = 1.064 $\mu$m) от слоя Ag : Si, которая сопоставлялась с данными компьютерного моделирования по длительности существования расплава. Изучены морфология поверхности, кристалличность и спектральное оптическое отражение $R(\lambda)$ слоев Ag : Si, подвергнутых ИЛО. Обнаружено, что ИЛО приводит к плавлению и последующей кристаллизации имплантированного $a$-Si с ионно-синтезированными НЧ Ag. Также установлено снижение среднеквадратичной шероховатости поверхности от 9 до 3–4 nm и перераспределение размеров НЧ Ag на две фракции: мелкие (5–15 nm) и более крупные (40–60 nm). В спектрах $R(\lambda)$ слоя Ag : Si после ИЛО наблюдалось ослабление интенсивности плазмонной полосы НЧ Ag в Si ($\lambda_{\mathrm{max}}$ = 835 nm) по сравнению с исходной имплантированной поверхностью. Возможными причинами такого ослабления может быть уменьшение концентрации атомов Ag непосредственно у поверхности в результате диффузии части примеси Ag в пределах расплавленного слоя, а также частичное испарение Ag при ИЛО.