Si基Ge0.85Si0.15异质光电二极管

采用低温生长缓冲层,高温生长ＧｅＳｉ外延层的方法在ｎ型Ｓｉ衬底上外延生长（ｉ）Ｇｅ０．８５Ｓｉ０．１５－（ｐ）Ｓｉ层,以此材料作为吸收区制备成ＧｅＳｉ／Ｓｉ异质结ｐｉｎ台面光电二极管。其波长范围为０．７－１．５５μｍ,峰值波长位于１．０６μｍ,暗电流密度低达０．０３３μＡ／ｍｍ＾２（－２Ｖ）,在１．０６μｍ和１．３μｍ处的响应度分别为１．８Ａ／Ｗ（－２Ｖ）和０．０６６Ａ／Ｗ（－Ｖ）。     

硅基异质结光电探测器用材料的应用研究进展

综述当前ＧｅＳｉ／Ｓｉ、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｔＳｉ和ＧａＮ光电探测器用材料的工作原理、特点、研究现状及发展趋势。以新型薄膜外延技术－分子束外延制备的ＧｅＳｉ／Ｓｉ等人工超晶格材料倍受关注,硅基异质子阱材料成为新一代光电探测材料的发展方向。     

Si基有机异质结势垒特性的研究

在电阻率为０．２Ω．ｃｍ的ｐ－Ｓｉ衬底上沉积了厚度为２０ｎｍ的有机半导体材料四甲酸二酐（ＰＴＣＤＡ）薄膜,由此形成有机／无机异质结。从它们的能带结构出发,通过实验测试分析了这种有机／无机半导体异质结（ＯＩＨＪ）的电容－电压及电流－电压特性。     

硅基光波导及光波导开关的研究进展

ＳｉＯ２ 光波导、重掺杂光波导、ＳＯＩ光波导、合金光波导及聚合物光波导等低损耗硅基光波导的研究已取得了很大的进展,随着这些波导的硅基光开关不断研制出来,各种光开关结构也不断提出来了。为了解决硅的线性电光系数为零的问题,采用了多种方法,以获得强的线性电光效应,实现高速光开关。文章回顾了近十年来硅基光波导及光开关的研究进展。     

高性能石墨烯/金字塔硅异质结近红外光探测器

石墨烯具有优异的光学性质和电学性质,在快速宽光谱光电探测方面有极大的潜力。本文设计并制备一种高性能石墨烯/n型金字塔硅异质结近红外光探测器。高质量石墨烯是采用化学气相沉积法制备的,通过湿法转移将其转移到n型金字塔硅表面,从而获得具有垂直结构的石墨烯/金字塔硅异质结器件。测试结果表明,在无光照条件下,器件的整流比达到了6.9×10⁵;在970 nm近红外光的照射下,电流开关比高达5.3×10⁴,电流响应度、外量子效率、光电压响应度和比探测率分别可达577.6 mA·W^-1、73.97%、1.26×10⁶V·W^-1和4.92×10¹²Jones。此外,器件具有快的响应速度,上升和下降时间分别为22μs和14.5μs。最后,还对器件稳定性进行研究,在空气环境中放置3个月后,光电流基本没有衰减,表明了器件具有优异的空气稳定性。     

硅基异质集成化合物半导体技术新进展

随着摩尔定律即将走向尽头,以及军民电子信息系统对多功能集成、高密度集成、小体积重量、低功耗、大带宽、低延迟等性能的持续追求,将多种化合物半导体材料体系(如GaN、InP、SiC等)的功能器件、芯片,与CMOS集成电路的芯片进行异质集成的技术正在拉开序幕,将在微电子、光电子等领域带来一场新的革命,硅基异质集成也被认为是发展下一代集成微系统的技术平台。本文梳理了射频微电子学与硅光子学领域中以化合物半导体为主的材料(或芯片)与硅半导体材料(或芯片)异质集成的最新进展,以期国内相关领域研究人员对国外的进展有一个比较全面的了解。     

石墨烯/硅基异质集成光电子器件

石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典型石墨烯/硅基异质集成器件,包括石墨烯/硅基电光调制器、石墨烯/硅基热光调制器和石墨烯/硅基光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。     

标准CMOS工艺低压栅控硅发光器件设计与制备

本文采用0.18μm标准CMOS工艺设计并制备了一种MOS结构的低压栅控硅基发光器件.该光源器件内部采用n+-p+-p+-n+-p+-p+-n+的叉指结构,在相邻两个p+有源区之间覆盖多晶硅栅作为第三端控制电极,用于在源/漏区边缘形成场诱导结,降低p+/n-well结的反向击穿电压,提高器件发光功率.测试结果表明,该光...     

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.     

ZnO/SiC/Si异质结的光电转换特性

我们利用直流溅射制备了一系列的n-ZnO/n-SiC/p-Si和n-ZnO/p-Si异质结,通过研究他们的结构、I-V曲线、光生伏特效应和光响应谱。并且研究了他们的光电转换特性。发现n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换效率大约是n-ZnO/p-Si异质结的四倍。n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光响应曲线也比n-ZnO/p-Si异质结强,表明n-ZnO/p-Si异质结加入3C-SiC中间层后光响应明显增强。在表面光电流谱中n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结观察到两个拐点,而n-ZnO/p-Si异质结只观察到一个。通过以上研究可以看出3C-SiC在n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换中起了很大的作用.     

硅基自旋注入研究进展

自旋注入、自旋探测和自旋操控是构建半导体自旋电子器件的基础.在硅基材料上采用电的方式进行自旋注入,有利于自旋器件与微电子芯片的集成化,是当前该领域的研究热点课题之一.简要概述了硅基自旋注入的研究进展,首先介绍了半导体自旋注入的原理和方法,着重评述了以磁隧道结(MTJ)结构为核心的硅基自旋注入的研究进程,然后详细论述了硅基自旋注入的测试原理、器件结构扣实验方法,最后给出了硅基自旋注入的主要研究目标和发展方向,并展望了硅基自旋电子器件的前景.     

石墨烯/硅异质结光电导型探测器光电响应及噪声

设计并制备了石墨烯/硅异质结光电导型光电探测器,重点分析了光电响应与噪声性能。相比纯硅光电导探测器,石墨烯/硅异质结光电导探测器对635 nm波长激光的净光电流从20μA提升至260μA,与此同时,其1 Hz噪声幅值从3.2×10^-17 A²/Hz增加至2.1×10^-16 A²/Hz。进一步比较两种探测器的相对信噪比(净光电流/1 Hz噪声幅值),发现石墨烯/硅异质结探测器的相对信噪比(1.2×10¹⁸)优于纯硅探测器的(6.3×10¹⁷)。此外,探究了石墨烯条带尺寸对于光电响应及噪声的影响,发现随着石墨烯条带长度的增加,探测器的光电响应与噪声呈下降趋势;随着石墨烯条带宽度的增加,探测器的光电响应与噪声呈上升趋势。进一步比较了不同石墨烯条带长宽比探测器的净光电流与相对信噪比,发现净光电流随着长宽比的增大而减小,而相对信噪比随着长宽比的增大而增加。此外,通过沉积Al₂O₃对探测器的噪声进行了抑制。最后,利用栅压调制...     

大功率无衬底N－GaAlAs／P－GaAs：Si单异质结红外发光二极管

报道了一种大功率无衬底Ｎ－ＧａＡｌＡｓ／Ｐ－ＧａＡｓ：Ｓｉ单异质结红外发光二极管的制造工艺和主要光电特性。该器件在５０ｍＡ工作电流下，输出功率典型值７．５ｍＷ，最大功率１１ｍＷ。     

高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器 （特邀）

硅基光子集成平台因其高集成度、CMOS工艺兼容性等特点在光通信领域受到了广泛的关注,而电光调制器作为光通信系统中最为重要的器件之一,承担着将电信号加载至光信号上的关键作用,为打破硅基调制器的性能限制,可利用硅和铌酸锂的大面积键合技术以及铌酸锂低损耗波导刻蚀技术实现高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器,目前该类调制器的性能可达半波电压3 V,3 dB电光带宽超过70 GHz,插入损耗小于1.8 dB, 消光比大于40 dB。文中对比了硅和铌酸锂异质集成调制器的研究现状并介绍了该异质集成薄膜调制器的结构设计与工艺实现方法。     

Si基光子学专栏序言

正在计算技术和光网络等信息技术高速发展的信息化、智能化时代,为应对数据中心和超级计算机对数据带宽的需求和能耗的限制,发展低能耗的新型微纳光电子集成器件,特别是与微电子工艺兼容的Si基微纳光电子集成器件,由此带动光互连技术应用于短距离的数据高速率、低能耗传     

硅基异质集成技术发展趋势与进展

目前主流的异质集成技术有单片异质外延生长、外延层转移和小芯片微米级组装。硅基异质集成主要是指以硅材料为衬底集成异质材料(器件)所形成的集成电路技术。它首先在军用微电子研究中得到重视,并逐渐在民用领域扩展。硅基异质集成技术正处于芯片级集成向晶体管级集成的发展初期,已有关于晶体管级和亚晶体管级集成的报道。本文重点研究了单片三维集成电路(3D SoC)、太赫兹SiGe HBT器件、超高速光互连封装级系统(SiP)、单片集成电磁微系统等硅基异质集成技术前沿,展现了硅基异质集成技术的发展趋势,及其在军用和民用通信、智能传感技术发展中所具有的重要意义。     

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.     

基于端面耦合的InP基激光器/硅光波导混合集成技术研究

针对硅光子集成回路缺少实用化光源的问题,提出了一种1.55μm波段InP基FP激光器芯片、InP基PIN光电探测器芯片与硅光波导芯片集成模块的设计与制备方法。使用CMOS工艺兼容的硅光无源器件制备工艺,设计并制备了倒拉锥型端面耦合器,与锥形透镜光纤耦合效率为36.7%。采用微组装对准技术将激光器芯片与硅波导芯片耦合、UV固化胶固化后耦合效率为35.8%,1 dB耦合对准容差横向为1.2μm,纵向为0.95μm。     

高性能石墨烯/硅纳米线阵列异质结光探测器

设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100 nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为6.93×10⁵。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810 nm、光强为90μW/cm²的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到0.56 A·W^-1,光电压响应度达1.24×10⁶ V·W^-1,探测率为1.18×10¹² Jones。更重要的是,该器件具有30/32μs的快速升/降响应速度。