含纳米硅和纳米锗的氧化硅薄膜 光致发光的比较研究

分别以硅-二氧化硅和锗-二氧化硅复合靶作为溅射靶,采用磁控溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米硅的氧化硅薄膜和含纳米锗的氧化硅薄膜.各样品分别在氮气氛中经过300至1100℃不同温度的退火处理.使用高分辨透射电子显微镜可以观察到经900和1100℃退火的含纳米硅的氧化硅薄膜中的纳米硅粒,和经900和1100℃退火的含纳米锗的氧化硅薄膜中的纳米锗粒.经过不同温度退火处理的含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光致发光谱均具有相似的峰型,且它们的发光峰位均位于580nm(2.1eV)附近.可以认为含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光发射主要来自于SiO     

含纳米硅和纳米锗的氧化硅薄膜光致发光的比较研究

分别以硅-二氧化硅和锗-二氧化硅复合靶作为溅射靶,采用磁控溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米硅的氧化硅薄膜和含纳米锗的氧化硅薄膜.各样品分别在氮气氛中经过300至1100℃不同温度的退火处理.使用高分辨透射电子显微镜可以观察到经900和1100℃退火的含纳米硅的氧化硅薄膜中的纳米硅粒,和经900和1100℃退火的含纳米锗的氧化硅薄膜中的纳米锗粒.经过不同温度退火处理的含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光致发光谱均具有相似的峰型,且它们的发光峰位均位于580nm(2.1eV)附近.可以认为含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光发射主要来自于SiO₂层中发光中心上的复合发光,对实验结果进行了合理的解释     

含纳米锗粒二氧化硅薄膜的光致发光研究

以锗-二氧化硅(GSO)复合靶作为溅射靶，改变靶上锗与总靶面积比为0%，5%和10%，用射频磁控溅射方法在p型硅衬底上淀积了含锗量不同的三种二氧化硅薄膜.各样品分别在氮气氛中经过300至900℃不同温度的退火处理.通过对样品所作Raman散射光谱的分析，发现随着锗在溅射靶中面积比的增加，所制备的氧化硅薄膜中纳米锗粒的平均尺寸在增大.确定出随着退火温度由600℃升高到900℃，GSO(5%)样品中纳米锗粒的平均直径由5.4nm增至9.5nm.含纳米锗粒大小不同的二氧化硅薄膜的光致发光谱中都存在位于2.1eV     

氧化硅缓冲层对于退火形成锗量子点的作用研究

在化学氧化得到的二氧化硅薄层覆盖的硅衬底上,室温淀积锗膜并进行后期退火处理.实验表明,不同于传统退火过程形成大岛,通过一定工艺的控制可以获得高密度(~10¹¹ cm^-2)的均匀锗量子点.研究了后期退火温度对量子点的结构影响的局部反常规律并进行了原因分析.利用拉曼和荧光光谱研究了其应力和发光特性,发现在可见(500 nm)和近红外(1350 nm)的两个光致荧光峰出现. 关键词： 锗量子点 二氧化硅 退火     

镶嵌型纳米锗的制备新方法及其光致发光研究

报道了通过热氧化氢化非晶锗硅薄膜和氢化非晶硅／氢化非晶锗多层膜以制备镶嵌于二氧化硅中纳米锗材料的新方法。研究结果表明：在经过氧化处理后,薄腊在的Ｓｉ与Ｏ结合形成氧化硅同时单晶Ｇｅ被析出形成了镶嵌型的纳米Ｇｅ颗粒;在Ａｒ＾＋激光（４８８ｎｍ）的激发下,观察到了室温下的光致民光现象。发光峰中心位于２．２ｅＶ。由多层腊制备出的样吕其发光强度相对加强,且半高宽也显著变窄,表明利用多层膜可较好地控制尺寸分布     

发光纳米硅/二氧化硅多层膜的特性与氢气氛退火的影响

利用等离子体增强化学气相沉积法制备了氢化非晶硅/二氧化硅多层膜，通过两步热退火的方法获得了尺寸可控的纳米硅/二氧化硅多层结构，晶粒尺寸约为4nm，在室温下观察到了较强的光致可见发光，其发光峰位于750nm.在此基础上，发现合适的氢气氛退火能有效地提高材料的发光强度.电子顺磁共振实验表明氢气氛退火有效地降低了纳米硅中的非辐射复合中心而导致发光效率的提高.     

退火氧化生成的硅锗低维结构的光致发光性质

用激光辐照辅助电化学刻蚀的方法加工硅锗薄膜样品,30min后,在样品表面形成了多孔状的结构,该结构在724nm处有很强的光致发光(PL)峰。将该多孔状结构的样品置于高温氧化炉中进行不同时间的退火氧化处理后,发现在不同的退火氧化条件下样品的PL光谱发生了明显的变化。通过分析,作者根据量子受限(QC)和量子限制-发光中心(QCLC)模型,建立了新的量子受限-晶体与氧化物界面态综合模型来解释样品PL发光的变化。     

反应溅射氧化锌薄膜的结构特点及性质

以金属Zn(纯度为99.99%)作为靶材,采用离子束反应溅射法在玻璃衬底上溅射沉积了一系列ZnO薄膜样品。通过对薄膜样品X射线衍射(XRD)谱的分析,发现尽管溅射条件不同,但是ZnO薄膜只沿(0002)晶面取向生长。衬底温度和溅射气体的氧分压对薄膜沿c轴取向生长有影响,其中衬底温度的影响较明显。溅射过程中发现衬底温度为360℃最适合(0002)晶面的生长,在此温度下溅射获得了完全沿c轴取向生长且衍射峰最强的ZnO薄膜。室温下测量了ZnO薄膜的发射光谱,发现薄膜在紫外区(364nm附近)、蓝绿区(470nm附近)有较强的发光峰,在紫光区(398nm附近)、蓝光区(452nm附近)和红外区(722nm附近)有较弱的发光峰。ZnO薄膜在空气中退火,对薄膜的结构、发光和电学性质都有一定影响。合适的退火温度可以促进薄膜沿c轴的取向生长;退火后ZnO多晶薄膜的晶粒比未退火的略大;退火使部分发光峰的位置发生偏移并使薄膜的发光强度增强;退火使薄膜的电阻率显著增大,薄膜的电阻率随氧分压的增大而增大。     

纳米锗颗粒镶嵌薄膜的荧光特性研究

研究了不同颗粒尺寸的纳米Ge-SiO₂镶嵌薄膜的室温荧光光谱以及不同激发光能量对荧光峰的影响．实验结果表明，沉积态Ge-SiO₂薄膜样品在可见光区域不发光．退火后的样品（平均锗颗粒尺寸为3.2—6.0nm）在380—520nm波长范围内有明显的蓝光发射现象．当用λ=300nm的光激发，观测到中心波长为420nm（2.95eV）的光致荧光峰；而用633nm波长的光激发，谱图上出现中心波长分别为420和470nm的两个荧光峰．随着纳米锗颗粒尺寸的增加，光致荧光峰的相 关键词：     

纳米Si/SiO2多层膜的结构表征及发光特性

采用等离子体化学气相沉积系统生长非晶硅薄膜并用原位等离子体氧化的方法制备出具有不同子层厚度的非晶Si/SiO₂多层膜,然后利用限制性晶化原理使非晶硅层晶化生成纳米硅。利用Raman、TEM等手段对薄膜结构进行了系统表征,在室温下观测到了光致发光信号,其发光峰峰位在750nm附近。进而在样品上下表面蒸镀电极,构建了电致发光原型器件并观测到了室温下的电致发光谱,开启电压约为6V,有两个明显的发光带,分别位于在650nm和520nm处。初步探讨了纳米硅及纳米硅/二氧化硅界面态对发光特性的影响。     

Si基Ge异质结构发光器件的研究进展

近年来,与Si的CMOS工艺相兼容的Ge/Si异质结构发光器件取得很多重要的进展。本文概述了Si基Ge异质结构发光器件的最新成果,如Ge/Si量子点发光二极管、Si衬底上的Ge发光二极管及激光器和Ge/SiGe多量子阱发光二极管,分别描述了这些器件的特点和增强其发光特性的途径。最后展望了Si基Ge异质结构发光器件的发展趋势,指出尽管Si基Ge异质结构发光器件获得了很大的发展,但是器件的发光效率仍然很低,离实用还有一定距离,还需要在材料和器件的结构方面有更多的创新。     

高温处理工艺对低压MOCVD外延GaAs/Ge太阳电池的影响

采用自制的低压金属有机化学汽相淀积LP-MOCVD设备,在Ge衬底(100)面向(111)偏9°外延生长出GaAs电池结构,对电池材料进行了X射线衍射分析另外,对由此材料制成的太阳电池进行了性能测试,测试结果表明,Ge衬底的高温处理工艺对GaAs/Ge太阳电池的电流电压特性有一定的影响试验表明,在600～700℃之间高温处理效果较好。     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池材料的低压MOCVD外延生长

本文采用自制的LP-MOCVD设备,外延生长出GaInP₂/GaAs/Ge叠层太阳电池结构片,对电池材料进行了X射线衍射测试分析.另外,采用二次离子质谱仪测试了电池结构的剖面曲线.用此材料做出的叠层太阳电池,AMO条件下光电转换效率η=13.6%,开路电压V_oc=2230mV,短路电流密度J_sc=12.6mA/cm².     

Influence of defects on the optical and structural properties of Ge dots embedded in an Si/Ge superlattice

In this work we studied the influence of high-energy proton irradiation on the optical and structural properties of an Si/Ge superlattice (SL) with embedded Ge quantum dots (QDs). The presence of QDs in the as-grown samples was established by transmission electron microscopy and photoluminescence (PL). The samples were irradiated with 2.0 MeV protons to fluences in the range 2×10¹²-2×10¹⁴ cm^-2. The structural characterization made by X-ray reciprocal space mapping, X-ray reflection and Rutherford backscattering/channelling has shown no changes in the as-grown heterostructure due to the irradiation. In spite of the expected high concentration of nonradiative recombination centres caused by the proton-induced damage, the PL emission from the Ge dots has been observed even for the highest irradiation fluence. The studied QD-in-SL structure has shown an extraordinarily high radiation hardness when compared with previously studied QD heterostructures.     

金属与半导体Ge欧姆接触制备、性质及其机理分析

金属与Ge材料接触时界面处存在着强烈的费米钉扎效应, 尤其与n型Ge形成的欧姆接触的比接触电阻率高, 是制约Si基Ge器件性能的关键因素之一. 本文对比了分别采用金属Al和Ni 与Si衬底上外延生长的p型Ge和n型Ge材料的接触特性. 发现在相同的较高掺杂条件下, NiGe与n型Ge可形成良好的欧姆接触, 其比接触电阻率 较 Al接触降低了一个数量级, 掺P浓度为2×10¹⁹ cm^-3时达到1.43×10^-5 Ω·cm². NiGe与p型Ge接触和Al接触的比接触电阻率相当, 掺B浓度为4.2×10¹⁸ cm^-3时达到1.68×10^-5 Ω·cm². NiGe与n型Ge接触和Al电极相比较, 在形成NiGe过程中, P杂质在界面处的偏析是其接触电阻率降低的主要原因. 采用NiGe作为Ge的接触电极在目前是合适的选择. 关键词： 金属与Ge接触性质 NiGe 比接触电阻率     

锗/硅异质纳米结构中空穴存储特性研究

对p沟道锗/硅异质纳米结构存储器空穴隧穿的物理过程作了详细的分析，并对器件的擦写和保留时间特性进行了数值模拟.研究结果表明：由于异质纳米结构的台阶状隧穿势垒和较高价带带边差的影响，与传统的硅纳米结构存储器和n沟道锗/硅异质纳米结构存储器相比，当前器件的保留时间分别提高到10⁸和10⁵s以上，同时器件的擦写时间特性基本保持不变.这种存储器结构单元有效地解决了快速擦写编程和长久存储之间的矛盾，极大地提高了器件的存储性能. 关键词： 锗/硅 纳米结构 存储器 空穴存储 数值模拟     

生长速率对低压MOCVD外延生长GaAs/Ge异质结的影响

采用自制的液相金属氧化物化学汽相沉积(LP-MOCVD)设备,在Ge(100)向(110)面偏9°外延生长出GaAs单晶外延层,对电池材料进行了X射线衍射测试分析,半峰宽为52″.讨论了外延生长参量对GaAs/Ge的影响,表明抑制反向畴不仅与过渡层有关,而且与GaAs单晶外延生长参量有关.适当的生长速率可有效地抑制反向畴的生长.     

采用Al/TaN叠层电极提高Si基Ge PIN光电探测器的性能

金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应, 导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻, 限制了Si基Ge探测器响应带宽. 本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的Ge PIN光电探测器. 对比了电极分别为金属Al和Al/TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基Ge PIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数. 发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻, 将台面直径为24 μ的探测器在1.55 μ的波 长和-1 V偏压下的3 dB响应带宽提高了4倍. 同时, 器件暗电流减小一个数量级, 而响应度提高了2倍. 结果表明, 采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极, 可有效钝化金属与Ge界面, 减轻费米钉扎效应, 降低金属与n-Ge接触的势垒高度, 因而减小接触电阻和界面复合电流, 提高探测器的光电性能.     

High-resolution absorption measurements in gold doped Si/Ge alloys

High-resolution studies of a deep impurity in Si/Ge alloys are presented. It is shown that gold forms at least two different centers, a single substitutional defect and a gold pair. The energy structure and internal transitions of these defects were studied for different alloy compositions and implications of possible strain and alloying effects are briefly discussed.Dedicated to H.-J. Queisser on the occasion of his 60th birthday     

采用AI／TaN叠层电极提高Si基GePIN光电探测器的性能

金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应,导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻,限制了si基Ge探测器响应带宽．本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的GePIN光电探测器．对比了电极分别为金属Al和A1／TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基GePIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数．发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻,将台面直径为24um的探测器在1．55um的波长和-1V偏压下的3dB响应带宽提高了4倍．同时,器件暗电流减小一个数量级,而响应度提高了2倍．结果表明,采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极,可有效钝化金属与Ge界面,减轻费米钉扎效应,降低金属与n-Ge接触的势垒高度,因而减小接触电阻和界面复合电流,提高探测器的光电性能．