太赫兹Si/SiGe量子级联激光器的能带设计

使用nextnano3模拟软件计算Si/Si1-xGex/Si量子阱的能带结构,对Si/SiGe量子级联激光器有源区的能带结构进行设计,结果表明使用Ge组分为0.27～0.3,量子阱宽度为3nm的SiGe合金与垒宽为3nm的Si层构成对称应变级联异质结构,有利于优化THz Si/SiGe量子级联激光器结构.     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

P型张应变Si/SiGe量子阱红外探测器的能带设计

提出P型张应变Si/SiGe量子阱红外探测器(QWIP)结构,应用k·P方法计算应变Si/SiGe量子阱价带能带结构和应变SiGe合金空穴有效质量.结果表明量子阱中引入张应变使轻重空穴反转,基态为有效质量较小的轻空穴态,因此P型张应变Si/SiGe QWIP与n型QWIP相比具有更低的暗电流;而与P型压应变或无应变QWIP相比光吸收和载流子输运特性具有较好改善.在此基础上讨论了束缚态到准束缚态子带跃迁型张应变p-Si/SiGe QWIP的优化设计.     

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟

波导层结构设计是制备太赫兹(THz)量子级联激光器的关键问题之一.本文基于德鲁得(Drude)模型,利用时域有限差分(FDTD)法,对Si/SiGe量子级联激光器的波导层进行优化设计,从理论上对传统的递变折射率波导、单面金属波导、双面金属波导以及金属/金属硅化物波导横磁模(TM模)的模式损耗和光场限制因子进行了对比分析.结果表明,金属/金属硅化物波导不但可以减小波导损耗,而且有很高的光学限制因子,同时其工艺也比双面金属波导容易实现,为Si/SiGe太赫兹量子级联激光器波导层的设计提供了一定的理论指导.     

Ge/Si(100)量子点生长与形态分布的研究

利用超高真空化学气相淀积系统,通过控制淀积量、温度、流量等生长参数,在n型Si(100)衬底上自组装生长了一系列Ge量子点样品,用原子力显微镜进行了表征与分析.系统地研究了生长参数对Ge岛形态分布的影响并分析了有序、高密度Ge岛的生长机理.结果表明,从二维向三维岛跃迁后,最初形成的高宽比(高度与底宽的比值)在0.04～0.06之间的小岛是一种在低温下可以与圆顶岛共存的稳定岛,两种岛的分布随淀积参数的变化而变化.在高温下小岛几乎消失,流量的变化对小岛的密度影响较小.实验中获得小岛的密度最高为2.6×1010cm-2,圆顶岛的密度最高为4.2×109cm-2.     

Energy band design for p-type tensile strained Si/SiGe multi-quantum well infrared photodetector

The band structure of the confined states is calculated for Si/SiGe multi-quantum well infrared photodetector(M-QWIP).The influence of the Ge component in pseudosubstrate on the energy band structure of Si/Si0.54Ge0.46 multi-quantum wells(MQWs) is investigated.It is found that the high energy levels in the MQWs move up while the low energy levels move down as the Ge component in pseudosubstrate increases.The influence of the barrier width on the energy band structure of MQWs is also studied based on the 6 ×...     

抛光对GOI(Germanium-on-Insulator)衬底的影响

We prepared germanium-on-insulator(GOI) substrates by using Smart-CutTM and wafer bonding technology. The fabricated GOI is appropriate for polishing due to a strong bonding strength(2.4 MPa) and a sufficient bonding quality.We investigated mechanical polishing and chemical-mechanical polishing(CMP) systematically, and an appropriate polishing method—mechanical polishing combined with CMP-is obtained.As shown by AFM measurement,the RMS of GOI after polishing decreased to 0.543 nm.And the Ge peak profile of the XRD curve became symmetric,and the FWHM is about 121.7 arcsec,demonstrating a good crystal quality.     

Ge/SiGe异质结构肖特基源漏MOSFET

制备了氧化铪(HfO2)高k介质栅Si基Ge/SiGe异质结构肖特基源漏场效应晶体管(SB-MOSFET)器件,研究了n型掺杂Si0.16Ge0.84层对器件特性的影响,分析了n型掺杂SiGe层降低器件关态电流的机理。使用UHV CVD沉积系统,采用低温Ge缓冲层技术进行了材料生长,首先在Si衬底上外延Ge缓冲层,随后生长32 nm Si0.16Ge0.84和12 nm Ge,并生长1 nm Si作为钝化层。使用原子力显微镜和X射线衍射对材料形貌和晶体质量进行表征,在源漏区沉积Ni薄膜并退火形成NiGe/Ge肖特基结,制备的p型沟道肖特基源漏MOSFET,其未掺杂Ge/SiGe异质结构MOSFET器件的空穴有效迁移率比相同工艺条件制备的硅器件的高1.5倍,比传统硅器件空穴有效迁移率提高了80%,掺杂器件的空穴有效迁移率与传统硅器件的相当。     

带有Bragg反射镜的谐振腔增强型Si光电探测器

采用电子束蒸发和键合技术，制作了具有高反射率的、表面为薄层单晶Si的分布Bragg反射器。用标准光刻工艺在单晶Si薄层上制作出窄带谐振腔增强型（RCE）金属一半导体一金属（MSM）光电探测器，响应峰值波长分别在836、900、965和1030nm处，其中在900nm处峰值半高宽为18nm。该器件具有波长选择特性，可有效抑制相邻频道间的串扰，而且容易制成集成面阵。     

激光全息法制备二维硅基图形衬底

理论上模拟了全息光刻法制备二维硅基图形阵列的光强分布和显影过程,通过改变激光波长及入射光与样品表面的夹角即可得到不同周期的二维图形.在此基础上,采用三束光一次曝光和湿法腐蚀图形转移技术,在n型(100)硅衬底上制备出了周期在亚微米量级的均匀二维图形阵列.该方法适合大面积硅基图形阵列的制作.