硅基波导与GeSi／Si超晶格探测器之间光电集成器件的研制

用分子束外延法将ＧｅＳｉ／Ｓｉ超晶格结构生长在ｎ＾＋／ｎ Ｓｉ材料上，先后用反应离子刻蚀法形成探测器波志和硅脊波导，经适当工艺实现硅波导与ＰＩＮ探测器之间的光电集成，５Ｖ偏压下ＰＩＮ控制器的最小暗电流为０．８μＡ，最大光响应电流为２．７μＡ，最大总量子效率为１４％，工作波长为λ＝１．３μｍ。     

21世纪的光学和光电子学讲座 第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键．文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２ 等超晶格结构材料．展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景     

GexSi1—x／Si和Ge／Si应变层超晶格

ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ和Ｇｅ／Ｓｉ应变层超晶格是半导体超晶格中新发展起来的一种类型．本文简要地介绍了这类超晶格在生长和物理特性方面的一些基本问题，列举了它在器件应用方面的例子．给出了共度生长时超晶格的临界厚度值，超晶格中ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层能隙随成分的变化，以及界面处的能带失配值等．最后介绍了由Ｇｅ，Ｓｉ原子层有序排列而组成的新晶体．     

多孔硅蓝光发射与发光机制

在制备出光致发光能量为２．７ｅＶ的发射蓝光多孔硅的基础上对它进行了较系统的研究：测量了它的光致发光时间分辨光谱，用傅里叶交换红外光谱分析了其表面吸附原子的局域振动模，研究了γ射线辐照对其发光的影响，并与发红、黄光的多孔硅作了对比，通过空气中长期存放、激光和紫外线照射的方法，研究了光致发光峰能量为２．７ｅＶ的多孔硅发光稳定性．我们及其它文献中报道的多孔硅蓝光发射的实验结果与量子限制模型矛盾，但能用量子限制／发光中心模型解释．我们认为多孔硅的２．７ｅＶ发光是多孔硅中包裹纳米硅的ＳｉＯ_x层中某种特征发光中心引起的． 关键词：     

硅基低维半导体材料

Ｓｉ／Ｇｅ超晶格外延生长技术的发展和纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）多孔硅（ＰＳ）发光现象的发现，引起了们们对硅基低材料的关注，文章简要综述了近年来在Ｓｉ／Ｇｅ超晶格的电子态和光学性质以及ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ，ＰＳ的结构和发光机理等方面的研究进展。     

21世纪的光学和光电子讲座第二讲 硅基发光材料和器件研究

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键。文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺饵硅,多孔硅,纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２等超晶格结构材料,展望了这些不同硅基发光材料作为发光器件和在光电集成中的发展前景。     

Si／Ge应变层超晶格的椭偏光谱

测量了几种不同组分的（Ｓｉ）Ｍ／（Ｇｅ）Ｎ应变超晶格材料的椭偏光谱（２．０～５．０ｅＶ），并得到了其介电函数谱；应用介电函数的临界点理论，研究了（Ｓｉ）Ｍ／（Ｇｅ）Ｎ应变超晶格材料的光学性质。发现短周期Ｓｉ／Ｇｅ应变超晶格除了具有明显的Ｅ１和Ｅ２带间跃迁外，还存在与应力和超晶格能带的折迭效应有关的跃迁峰，其能量分别位于２．３～３．０ｅＶ和３．３～４．０ｅＶ范围内     

非晶Si/SiO2超晶格结构的交流电致发光

设计并用磁控溅射方法制备了非晶Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格结构,以高纯多晶Ｓｉ为靶材,当以Ａｒ＋Ｏ２为溅射气氛时,得到ＳｉＯ２膜,仅以Ａｒ为气氛时,得到Ｓｉ膜。重复地开和关Ｏ２气,便交替地得到ＳｉＯ２和Ｓｉ膜。衬底在靶前往返平移,改变平移的速度或者改变溅射的功率,可以控制膜的厚度。通过透民镜的照片可以看出ＳｉＯ２和Ｓｉ膜具有均匀的周期结构,用低角Ｘ－射线反射谱表征了超晶格的周期结构和各层的厚度。透射光谱表     

含纳米硅微粒的富硅二氧化硅的蓝色薄膜交流电致发光

用磁控射频反应溅射制备了含纳米硅微粒的富硅ＳｉＯ２薄膜并获得蓝色的交流薄膜电致发光，通过热退火结合喇曼散射等手段判定蓝色发光谱带与富硅ＳｉＯ２薄膜的纳米硅晶粒有关。     

表面键合对硅(111)量子面电子结构的影响

将纳米硅薄膜看成理想的一维限制的量子面结构,通过第一性原理计算研究了不同厚度的硅(111)量子面的能带结构及态密度。随着量子面厚度的变化,在Si—H键钝化较好的量子面结构上,其带隙宽度变化主要遵循量子限制效应规律。当在表面掺杂时,模拟计算表面含Si—N键的硅(111)量子面的结果表明:在一定厚度范围内,带隙宽度主要由量子限制效应决定;超过这个厚度,带隙宽度同时受量子限制效应和表面键合结构的影响。保持量子面厚度不变,表面掺杂浓度越大则带隙变窄效应越明显。同样,模拟计算含Si—Yb键的硅(111)量子面的结果也有同样的效应。几乎所有的模拟计算结果都显示:量子面的能带结构均呈现出准直接带隙特征。     

Si Ge量子阱和超晶格的光发射

系统地介绍了近几年来国内外对ＳｉＧｅ量子阱及短周期超晶格光发射的研究现状。由于Ｓｉ，Ｇｅ材料及器件在微电子学领域内的无可比拟的优越性，所以，超过９０％的芯片技术是Ｓｉ基的，然而，由于Ｓｉ，Ｇｅ是间接带隙，载流子跃迁几率小，其光电应用受到很大的限制，为此，人们作出了不懈的努力，并取得了可喜的进展。     

ZnSe—ZnS应变超晶格光学振动模的研究

本文给出了ＣａＡｓ衬底上生长的ＺｎＳｅ－ＺｎＳ应变超晶格的室温Ｒａｍａｎ分析，观测了该超晶格中ＺｎＳｅ子层和ＺｎＳ子层的纵光学振动模（ＬＯ），首次发现在一些样品中ＺｎＳｅ子层的纵光学声子模ＬＯＺｎＳ出现蓝移，而ＺｎＳ子层的ＬＯＺｎＳ总是向低波数方向移动，并利用限制效应和应变效应给出了解释。     

掺铒SiO_x的光致发光特性

利用分子束外延设备生长了掺铒ＳｉＯｘ，观察到铒掺入的同时Ｏ的掺入效率也得到提高．铒可以促进氧的掺入的原因是铒与氧在硅衬底表面反应，以络合物形式掺入硅中，从而提高了硅中氧的浓度．测量了铒在ＳｉＯｘ中的光致发光特性，结果表明掺铒的ＳｉＯｘ的发光强度从１８Ｋ到３００Ｋ仅下降了约１／２，这说明Ｅｒ掺在ＳｉＯｘ中是一种降低发光强度的温度淬灭效应的途径，最后讨论了温度淬灭的机制．     

ZnSe－ZnS应变超晶格光学振动模的研究

本文给出了ＣａＡｓ衬底上生长的ＺｎＳｅ－ＺｎＳ应变超晶格的室温Ｒａｍａｎ分析，观测了该超晶格中ＺｎＳｅ子层和ＺｎＳ子层的纵光学振动模（ＬＯ），首次发现在一些样品中ＺｎＳｅ子层的纵光学声子模ＬＯＺｎＳ出现红移，另一些样品中ＬＯＺｎＳｅ出现蓝移，而ＺｎＳ子层的ＬＯＺｎＳ总是向低波数方向移动，并利用限制效应和应变效应给出了解释。     

纳米硅集团表面电子态的理论研究

研究—Ｈ，—Ｏ或—ＯＨ基吸附于表面的纳米硅集团电子结构的变化情况．选取了几种可能的吸附构型，用定域密度泛函（ＬＤＦ）-集团模型数值自洽求解方法的第一性原理计算，求得优化的吸附位置、相应的电子结构，并分析了有关的光学性质．在全氢饱和的情况下，能隙比硅体的宽，呈明显的量子尺寸效应；部分—Ｈ被—Ｏ原子取代后，在禁带中出现一些“尾态”，这些态部分被占有；若以—ＯＨ基取代—Ｏ，则相应的空尾态被占有，但带隙变化不大．—Ｏ和—ＯＨ吸附时均不呈现明显的量子尺寸效应 关键词：     

Si_（1－x）Ge_x／Si量子阱发光材料的分子束外延生长及其结构研究

采用固源Ｓｉ分子束外延，在较高的生长温度于Ｓｉ（１００）衬底上制备出Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ量子阱发光材料．发光样品的质量和特性通过卢瑟福背散射、Ｘ射线双晶衍射及光致发光评估．背散射实验中观察到应变超晶格的反常沟道效应；Ｘ射线分析表明材料的生长是共度的、无应力释放的，结晶完整性好．低温光致发光主要是外延合金量子阱中带边激子的无声发射和横光学声子参与的激子复合．并讨论了生长温度对量于阱发光的影响．     

硅基激光器已研制成功

为了在将来实现光电集成一体化，发展出能够实现受激发射的硅基器件结构是必不可少的．不幸的是，硅的非直接带隙结构使它不可能单独作为受激发射的有源介质．在过去已经采取很多种方案来解决这个问题，像使用硅纳米晶、Si／SiO2超晶格、多孔硅以及掺铒硅等等，并取得了很大的进展，而且已经报道制备出高效率的带边发射硅发光二极管(LED)．然而，一直没有达到通过电注入实现光增益和受激发射的目标．     

溶胶—凝胶法制备CdS微晶掺杂TiO2／SiO2薄膜及其非线性光学特性

采用溶胶－凝胶方法在普通的载玻片上制备了ＣｄＳ微晶掺杂的ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合薄膜。用正硅酸乙酯、钛酸丁酯、醋酸镉作原料，比较了两种硫化剂：硫尿和硫代乙酰氨的硫化作用。Ｘ射线衍射谱和拉曼光谱揭示了ＣｄＳ微晶镶嵌在ＴｉＯ２／ＳｉＯ２薄膜的玻璃网络中。不同热处理温度、不同热处理时间的吸收光谱表明薄膜中存在着量子尺寸效应。采用Ｚ扫描技术测量了薄膜的非线性吸收及非线性折射率ｎ２＝－４．６７×１０－７ｅｓｕ。     

硅量子点的形状及其弯曲表面效应

硅量子点的弯曲表面引起系统的对称性破缺, 致使某些表面键合在能带的带隙中形成局域电子态.计算结果表明:硅量子点的表面曲率不同形成的表面键合结合能和电子态分布明显不同. 例如, Si–O–Si桥键在曲率较大的表面键合能够在带隙中形成局域能级, 而在硅量子点曲率较小的近平台表面上键合不会形成任何局域态, 但此时的键合结合能较低. 用弯曲表面效应(CS)可以解释较小硅量子点的光致荧光光谱的红移现象. CS效应揭示了纳米物理中又一奇妙的特性. 实验证实, CS效应在带隙中形成的局域能级可以激活硅量子点发光. 关键词： 硅量子点 弯曲表面效应 表面键合 局域能级     

从非晶态多层膜制备超晶格的中温退火法

从非晶态多层膜制备超晶格的中温退火法俄勒冈大学化学系和村料科学所Ｊｏｈｎｓｏｎ小组在《Ｓｃｉｅｎｃｅ》发表研究报告称：利用中温退火使非晶态多层膜转化为ＮｂＳｅ２／ＴｉＳｅ２超晶格．最初的多层膜由Ｓｅ／Ｎｂ／Ｓｅ／Ｔｉ／Ｓｅ…组成，其厚度严格受控，使反...