锗硅/硅异质结材料的化学气相淀积生长动力学模型

基于化学气相淀积(CVD)的Grove理论和Fick第一定律,提出并建立了锗硅(SiGe)/硅(Si)异质结材料减压化学气相淀积(RPCVD)生长动力学模型.与以前锗硅/硅异质结材料生长动力学模型仅考虑表面反应控制不同,本模型同时考虑了表面反应和气相传输两种控制机理,并给出了两种控制机理极限情况下的模型.本模型不仅适用于低温锗硅/硅应变异质结材料生长的表征,也适用于表征高温锗硅/硅弛豫异质结材料生长的表征.将模型计算值与实验结果进行了对比,无论是625℃低温下的应变SiGe的生长,还是900℃高温下的弛豫 关键词： SiGe/Si异质结材料 化学气相淀积生长动力学模型 Grove理论 Fick第一定律     

ZnO/Si异质结的光电转换特性研究

利用直流反应溅射方法在p型Si衬底上生长掺Al的n型ZnO薄膜,测量了由n型ZnO薄膜和p型Si衬底组成的异质结在黑暗和光照条件下的I-V特性,结果表明该异质结具有优良的整流特性,而且在光照条件下的反向电流迅速增大并很快趋于饱和.通过测量ZnO薄膜的光电流和异质结的光电压的光谱响应,初步分析了异质结的光电转换机理.测量结果显示,在入射光波长为380nm时光电流强度明显下降,反映出光电流与ZnO薄膜禁带宽度的密切关系;同时还发现,在与ZnO禁带宽度相对应的波长前后所产生的光生电压方向相反.推测这一现象与异质结的能带结构密切相关. 关键词： ZnO薄膜 异质结 光电转换 光谱响应     

三维数值仿真研究锗硅异质结双极晶体管总剂量效应

为探索锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)总剂量效应的损伤机理,采用半导体器件三维模拟工具(TCAD),建立电离辐照总剂量效应损伤模型,分析比较电离辐射在SiGe HBT不同氧化层结构的不同位置引入陷阱电荷缺陷后,器件正向Gummel特性和反向Gummel特性的退化特征,获得SiGe HBT总剂量效应损伤规律,并与⁶⁰Coγ辐照实验进行对比.结果表明:总剂量辐照在SiGe HBT器件中引入的氧化物陷阱正电荷主要在pn结附近的Si/SiO₂界面处产生影响,引起pn结耗尽区的变化,带来载流子复合增加,最终导致基极电流增大、增益下降;其中EB Spacer氧化层中产生的陷阱电荷主要影响正向Gummel特性,而LOCOS隔离氧化层中的陷阱电荷则是造成反向Gummel特性退化的主要因素.通过数值模拟分析获得的SiGe HBT总剂量效应损伤规律与不同偏置下⁶⁰Coγ辐照实验的结论符合得较好.     

分子束外延生长Si/GaP(111)异质结的界面特性

本文研究了分子束外延(MBE)生长的n-N型Si/GaP(111)异质结的界面特性。采用C-V法测量Si/GaP(111)异质结的表观载流子浓度分布n(x),从中导出了异质界面的导带失配值和界面电荷密度。实验结果表明,n-N型Si/GaP(111)是一种弱整流结构。导带失配△E_c=0.10eV,界面电荷密度σ_i=8.8×10¹⁰cm^-2。通过表现载流子浓度n(x)的理论计算曲线与实验曲线符合较好,说明了实验结果的可靠性 关键词：     

分子束外延生长Si/GaP珐()异质结的界面特性

本文研究了分子束外延(MBE)生长的n-N型Si/GaP(Ⅲ)异质结的界面特性。采用C-V法测量Si/GaP(Ⅲ)异质结的表观载流子浓度分布n(x),从中导出了异质界面的导带失配值和界面电荷密度。实验结果表明,n-N型Si/GaP(Ⅲ)是一种弱整流结构。导带失配△E_c=0.10eV,界面电荷密度σ_i=8.8×10~(10)cm~(-2)。通过表现载流子浓度n(x)的理论计算曲线与实验曲线符合较好,说明了实验结果的可靠性。     

SiGe电荷注入晶体管的直流特性模型

为了能直观地体现SiGe/Si电荷注入晶体管的收集极电流与漏源电压的关系，利用输入端SiGe/Si量子阱中二维空穴气的隧道模型，建立起此类器件的输入输出数学模型，并利用MATLAB软件对所建模型进行了模拟，结果显示在漏源电压约为1.5 V时，漏电流出现较强的负微分电阻效应，与文献报道结果符合. 关键词： SiGe/Si异质结 电荷注入晶体管 二维空穴气 隧道效应     

结构参数对p-i-n结构InGaN太阳能电池性能的影响及机理

研究了器件结构参数对p-i-n结构InGaN单结太阳能电池性能的影响及物理机制. 模拟结果发现: 随着InGaN禁带宽度的增加, InGaN电池的短路电流减小, 但同时开路电压增加, 当InGaN层的禁带宽度为1.5 eV左右时, 同质p-i-n结InGaN电池的效率最高, 并计算了不同厚度的i层对InGaN电池效率的影响. 进一步的计算表明, 适当采用带宽更大的p-InGaN层形成异质p-i-n结InGaN电池可以获得更高效率, 但是p-InGaN层带宽过大也会导致电池的效率急剧下降. 研究还发现, 采用禁带宽度更大的n-InGaN层可以形成背电场, 从而增加p-i-n结InGaN太阳电池的效率. 研究结果表明, 适当选择p-InGaN和n-InGaN禁带宽度形成异质p-i-n结可以提高InGaN太阳能电池效率.     

异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET物理模型研究

结合了“栅极工程”和“应变工程”二者的优点, 异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET, 通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶SiGe材料, 在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能. 本文结合其结构模型, 以应变Si NMOSFET为例, 建立了强反型时的准二维表面势模型, 并进一步获得了其阈值电压模型以及沟道电流的物理模型. 应用MATLAB对该器件模型进行了分析, 讨论了异质多晶SiGe栅功函数及栅长度、衬底SiGe中Ge组分等参数对器件阈值电压、沟道电流的影响, 获得了最优化的异质栅结构. 模型所得结果与仿真结果及相关文献给出的结论一致, 证明了该模型的正确性. 该研究为异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET的设计制造提供了有价值的参考. 关键词： 异质多晶SiGe栅 应变Si NMOSFET 表面势 沟道电流     

不用Si的太阳能电池

Si太阳能电池的基本结构是pn结 .能量大于禁带宽度的光子可在 pn结中激发出电子 -空穴对 .在 pn结内电场的作用下 ,电子向n侧迁移 ,空穴向 p侧迁移 .结果 p侧的电势高于n侧 ,对外电路而言 ,光 -伏电流将从p端流向n端 .在Si光电池中 ,pn结担当了多种角色 :光能吸收、电子 -空穴对的产生、内场建立以及传输电流等 .为此 ,对材料的纯度要求特别高 ,以至于它的造价一直居高不下 .最近 ,来自美国加州大学的McFarland等 ,采用在TiO2 半导体基片上镀制金膜的办法 ,发展了一种全新的光生伏打电池 (Nature ,2 0 0 3,4 2 1:6 16 ) .它的核心是TiO2…     

SiGe/Si异质结缺陷的光致发光研究

本文用光致发光(PL)光谱对Si0.87Ge0.13/Si异质结的缺陷进行了研究。对PL光谱中与SiGe外延层应变驰豫产生的失配位错相关的D-Band进行了分析,发现应变驰豫同时在SiGe层和Si衬底中诱生了位错。由于在PL光谱中观察到了D1而没有观察到D2,因此D1,D2很可能并不对应于相同的位错。通过进一步的分析,我们推测引起SiGe/Si异质结的PL光谱中D-Band的位错的微观结构很可能和Si-Si相关。     

带隙法测定SiGe/Si材料的应变状态

从固体模型理论的结果出发，计算了生长于Si（100）衬底上x值小于085的Si_1-xGe_x合金材料（能带结构为类Si结构）的间接带隙与应变的关系，结 果表明，应变的S iGe材料的带隙和完全弛豫状态下材料的带隙之差与应变呈线性关系.基于这一结果，提出了 用测量带隙来间接测定SiGe/Si应变状态的方法.用带隙法和x射线双晶衍射法测量了不同应 变状态下的SiGe/Si多量子阱材料的应变弛豫度，两者可以较好的符合，表明带隙法测量SiG e应变弛豫度是可行的. 关键词： SiGe合金 应变 带隙     

Si(100)衬底上n-3C-SiC/p-Si异质结构研究

利用LPCVD方法在Si(100)衬底上获得了3C-SiC外延膜,扫描电子显微镜(SEM)研究表明3C-SiC/p-Si界面平整、光滑,无明显的坑洞形成。研究了以In和Al为接触电极的3C-SiC/p-Si异质结的I-V,C-V特性及I-V特性的温度依赖关系,比较了In电极的3C-SiC/p-Si异质结构和以SiGe作为缓冲层的3C-SiC/SiGe/p-Si异质结构的I-V特性,实验发现引入SiGe缓冲层后,器件的反向击穿电压由40V提高到70V以上。室温下Al电极3C-SiC/p-Si二极管的最大反向击穿电压接近100V,品质因子为1.95。     

La_(1-x)Sr_xMnO_3/TiO_2(x=0.2,0.15,0.04)异质pn结的整流特性

采用磁控溅射法制备的La1-xSrxMnO3(LSMO)/TiO2异质pn结表现出很好的整流特性.室温电流电压特性曲线显示随着Sr掺杂的增加,扩散电压增大,这可能由于Sr掺杂的增加导致载流子浓度增大所致.电流电压变温特性曲线显示随着测量温度的降低,扩散电压增大,这可能由于随着测量温度的变化导致界面电子结构的变化所致.值得提出的,异质pn结电阻随温度变化曲线表现出单层LSMO的金属绝缘相变特性,并且在低测量温度时表现出随着测量温度的降低结电阻增大,这可能是由于宽带隙的TiO2的引入导致.     

On the theory of internal photoemission in heterojunctions

The theory of internal photoemission in semiconductor heterojunctions has been reviewed and the existing model has been extended by incorporating the effects of the difference in the effective masses in the active region and the substrate, nonspherical-nonparabolic bands, and the energy loss per collisions. This complete model has been applied to describe the experimental results obtained from Si_1−xGe_x/Si heterojunction infrared photodetectors. The barrier heights (correspondingly the cut-off wavelengths) of SiGe/Si samples have been determined from their internal photoemission spectra by using the extended model which has the wavelength and doping concentration dependent free carrier absorption parameters. Fowler analysis showed that the model is in good agreement with the experiments for the entire spectrum.     

Na或Cu掺杂对Si/NiO异质结的光电性能影响

利用磁控溅射方法制备了引入Na或Cu元素前后Si/NiO异质结。实验结果表明,Na元素引入后的Si/NiO：Na异质结的整流特性最佳。此时,Si/NiO：Na异质结光学透过率可以达到70%,这可能是由于Si/NiO：Na异质结的结晶质量较优、薄膜内缺陷少所致。Si/NiO：Na异质结I-V曲线的拟合结果显示界面态状态也会影响其整流特性。而Si/NiO和Si/NiO：Cu异质结都没能获得较好的整流特性,可能是薄膜内缺陷增多所致。这一结论得到了XRD、SEM、AFM和UV结果的支持。     

La1－xSrxMnO3/TiO2 (x=0.2, 0.15, 0.04)异质pn结的整流特性

采用磁控溅射法制备的La_1-xSr_xMnO₃ (LSMO)/TiO₂异质pn结表现出很好的整流特性.室温电流电压特性曲线显示随着Sr掺杂的增加，扩散电压增大，这可能由于Sr掺杂的增加导致载流子浓度增大所致.电流电压变温特性曲线显示随着测量温度的降低，扩散电压增大，这可能由于随着测量温度的变化导致界面电子结构的变化所致.值得提出的，异质pn结电阻随温度变化曲线表现出单层LSMO的金属绝缘相变特性，并且在低测量温度时表现出随着测量温度的降低结电阻增大，这可能是由于宽带隙的TiO₂的引入导致. 关键词： 异质结 整流特性 庞磁阻     

一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构的异质结能带分析

PIN结构是电光调制器中常见的一种电学调制结构, 该结构中载流子注入效率直接影响着电光调制器的性能. 在前期的研究中, 我们在SOI材料的基础上提出了一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构, 可以有效提高载流子注入效率, 降低调制功耗. 为了进一步研究这种新型调制器结构的调制机理, 本文从单异质结能带理论出发, 定量分析了该新型结构中双异质结的势垒高度变化, 给出了双异质结势垒高度的定量公式, 将新型结构与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行能带对比, 分析了该新型结构载流子注入增强的原因, 最后模拟了新型结构的能带分布, 以及能带和调制电压与注入载流子密度的关系, 并与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行对比发现, 1 V调制电压下, 新型结构的载流子密度达到了8× 10¹⁸cm^-3, 比SOI 结构的载流子密度高了800%, 比SiGe-OI结构的载流子密度高了340%, 进一步说明了该新型结构的优越性, 并且验证了理论分析的正确性.     

Effect of Heavily Doped Boron on Bandgap Narrowing of Strained SiGe Layers

Taking into account the compensation effect of B to Ge in strained SiGe layers for the first time, the effect of heavily doped boron on the bandgap narrowing of strained SiGe layers is calculated, and the classical JainRoulston （J-R） model is modified. The results show that our modified J-R model well fits the experimental values. Based on the modified J-R model, the real bandgap narrowing distribution between the conduction and valence bands is further calculated, which has great influence on modelling the electrical characteristics of SiGe heterojunction bipolar transistors.     

能带工程对射频功率SiGe异质结双极晶体管热性能的改善

众所周知,基区"能带工程"可以改善Si_1-xGe _{x 基区异质结双极晶体管(HBT)的直流、频率和噪声等特性,但"能带工程"对HBT热学特性的影响的研究还很少。本文基于三维热电反馈模型,分析了"能带工程"对射频功率SiGe HBT热性能的影响。考虑到电流增益随温度的变化以及发射结电压负温度系数,给出了器件热稳定所需最小镇流电阻(REmin)的表达式,在此基础上给出了非均匀镇流电阻的设计,进一步提高了SiGe HBT的热稳定性 关键词： SiGe HBT Ge组分 热电反馈 镇流电阻}