Si_（1－x）Ge_x／Si脊形波导X型分支器的研制

采用分子束外延方法制作低损耗Ｓｉ１－ｘＧｅ／Ｓｉ异质结脊形光波导,在Ｘ型交叉波导上实现了Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光分支器的功能．设计中采用了ＳｉＧｅ大截面脊形波导的单模条件和交叉波导传输特性分析的结果．Ｘ型光分支器的实现为进一步研制Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光开关和光电调制器积累了经验．     

Si1—xGex／Si脊形波导X型分支器的研制

采用分子束外延方法制作低损耗Ｓｉ１－ｘＧｅ／Ｓｉ异质结脊形光波导，在Ｘ型交叉波导上实现了Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光分支器的功能，设计中采用了ＳｉＧｅ大截面脊形波导的单模条件和交波导传输特性分析的结果。Ｘ型光分支器的实现为进下Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光开关和光电调制器积累了经验。     

1.55μmSi1—xGex光波导在Si1—xGex／Si多量子阱探测器集成的优…

对１。５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为：１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，脊宽，高和腐蚀深度分别为８，３和２．６μｍ，２）对ＳＩ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由厚度为５５０ｎｍ，２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５ＧＥ０．５＋１８ｎｍＳｉ组成，长度约２ｍｍ。     

GexSi1—x／Si应变超晶格雪崩光电探测器的分析与优化设计

对ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ应变超晶格雪崩光电探测器进行了分析与优化设计，优化结构为：ｉ－Ｓｉ雪崩区厚是１．８～２μｍ；ｐ－Ｓｉ区的掺杂浓度是１０＾１８ｃｍ＾－３厚为１７ｎｍ超晶格总厚为３４０ｎｍ，它可探测１．３～１．６μｍ的红外光。     

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．     

SiGe／Si应变层超晶格的结构和光散射特性

ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格是一种亚稳态结构。在高温下，原子互扩散导致异质界面展宽；同时，由晶格失配引起的应变会发生弛豫。这两种现象都将导致超晶格结构的变化。本文证明，利用拉曼散射光谱可以定量地反映这一变化。（１）我们首先把界面陡峭超晶格中折叠纵声学（ＦＬＡ）声子的色散关系和散射强度的理论计算推广到界面展宽的情形。然后，我们分析了测量得到的在不同温度下退火的超晶格样品的ＦＬＡ声子散射谱。通过测量谱和计算结果的比较，得到了不同退火温度下异质界面的展宽或扩散长度。我们也从理论上证实并且在实验上观察到：ＬＦＡ声子在超晶格布里渊区边界的能带分裂随异质界面的展宽而减小。（２）我们定量地分析了ＳｉＧｅ／Ｓｉ超晶格中光学声子的散射谱随退火温度的变化。考虑到原子互扩散引起的合金组份变化以及应变弛豫两大因素，我们发现，对上述合金型ＳｉＧｅ／Ｓｉ超晶格，在８００℃下退火１０分钟，超晶格中由于原子互扩散引起的界面展宽是非常严重的。相比之下，晶格弛豫的大小与材料的生长条件有关。对较低温度（４００℃）下生长的超晶格，晶格弛豫量并不大，仅为１６％。这一结果也得到了Ｘ－射线衍射谱的支持。（３）我们讨论了与ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格的结     

1.55μmSi_(1-x)Ge_x光波导与Si_(1-x)Ge_x/Si多量子阱探测器集成的优化设计

对１．５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱（ＭＱＷ）红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为：１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，脊宽、高和腐蚀深度分别为８、３和２．６μｍ；２）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由厚度为５５０ｎｍ、２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５Ｇｅ０．５＋１７ｎｍＳｉ组成，长度约２ｍｍ。结果表明，这种结构器件的内量子效率可达８８％。     

Ge_xSi_（1－x）／Si异质结无间距定向耦合光开关模型分析

提出一种简便可行的ＧｅｘＳｉ１－ｘ异质结无间距定向耦合光开关（ＢＯＡ型－ＢｉｆｕｒｃａｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｅ）模型分析方法。该方法采用等离子体包散效应分析了这种光开关的电学调制机理；采用异质结超注原理分析了开关的电学性质；并根据典单模脊形波导理论和上述分析，设计了利用双模干涉机制工作的Ｇｅ０．０５ＳＩ０．９５／Ｓｉ异质结ＢＯＡ型光开关的结构参数和电学参数。     

应变Si_（1－x）Ge_x层本征载流子浓度和有效态密度的温度特性分析

本文计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度．首次用解析的方法研究了它们与Ｇｅ组份ｘ和温度Ｔ的依赖关系．我们发现，随Ｇｅ组份ｘ的增加，由于Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层中应力的影响，导带和价带有效态密度随之快速减少，而本征载流子浓度却随之而近乎指数式地增加．而且，温度Ｔ越低，导带和价带有效态密度随Ｇｅ组份ｘ的增加而减少得越快，而本征载流子浓度上升得越快．同时，我们还发现，具有大Ｇｅ组份ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，其用Ｓｉ的相应参数归一化的导带和价带有效态密度及它们的积与温度Ｔ的依赖关系弱，而具有小Ｇｅ组份ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，上述归一化参数与温度Ｔ的依赖关系强，这和目前仅有的文献［８］中它们于温度依赖关系的定性研究结果相一致．本文得到的定量结果对探索应变ＳｉＧｅ层的物理性质、对应变ＳｉＧｅ层基器件的设计、模拟及对低温ＳｉＧｅ器件物理的理解有重要意义．     

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     

应变Si1—xGex层本征载流子浓度和有效态密度的温度特性分析

本计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度。首次用解析的方法研究了它们与Ｇｅ组份ｘ和温度Ｔ的依赖关系。我们发现，随Ｇｅ组份ｘ的增加，由于Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层中应力的影响，导带和价带有效态密度随之快速减少，而本征载流子浓度却随之而近乎指数式地增加。而且，温度Ｔ越低，导带和价带有效态密度随Ｇｅ组份ｘ的增加而减少得越快，而本征载流子浓度上升得越快。同时，我们还发现，具有大Ｇｅ组     

GexSi1—x／Si异质结无间距定向耦合光开关模型分析

提出一种简便可行的ＧｅｘＳｉ１－ｘ异质结无间向耦合光开关（ＢＯＡ型－Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｎ ＯｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｅ）。该方法采用等离子体色散效应分析了这种光开关学调制查理；采用异质结超注原理分析了开关的电学性质，并根据曲单模脊形波导理论和上述，设计了利用双模干涉机制工作的Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９５／Ｓｉ异质结ＢＯＡ型光开并的结构参数和电学参数。     

Zn1—xMnx／ZnSe应变超晶格分子束外延生长及光学特性研究

用分子束外延方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上成功生长了高质量的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ／ＺｎＳｅ（ｘ＝０．１６），超晶格结构，用Ｘ射线衍射和低温光致发光（ＰＬ）对其结构，应变分布以及光学性能进行了研究，结果表明，２Ｋ温度下，Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ／ＺｎＳｅ超晶格的光致发光中主发光峰对应于ＺｎＳｅ阱中基态电子和基态轻空穴之间的自由激子跃迁，而且其峰位相对于ＺｎＳｅ薄膜材料的自由激子峰有明显移动。其中，当超晶     

Ⅱ—Ⅵ族稀磁半导体ZnSe／Zn1—xMnxSe超晶格中的应力效应

本文通过Ⅱ－Ⅵ族稀磁半导体超晶格ＺｎＳｅ／Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ的光致发光谱的测量，对其应力效应进行了讨论。样品的组分ｘ＝０．２，０．３，０．４，测量温度为Ｔ＝１１￣３００Ｋ。结果表明：由于应力效应，ＺｎＳｅ／Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ超晶格中的激子能量随ｘ值增加而发生红移。在相同组分下，不同阱、垒宽度比使应力的分布产生明显变化，从而影响超晶格中激子能量。实验与理论计算结果相一致。超晶格中光致发光峰随温度     

应变层异质结ZnS/ZnSe、ZnS/ZnS_xSe_(1-x)和ZnSe/ZnS_xSe_(1-x)价带带阶的研究

采用基于原子球近似下线性Ｍｕｆｉｎ－Ｔｉｎ轨道（ＬＭＴＯ－ＡＳＡ）的平均键能计算方法，研究了以ＺｎＳｘＳｅ１－ｘ为衬底，沿（００１）方向外延生长的应变层异质结ＺｎＳ／ＺｎＳｅ、ＺｎＳ／ＺｎＳｘＳｅ１－ｘ和ＺｎＳｅ／ＺｎＳｘＳｅ１－ｘ的价带带阶值ΔＥｖ（ｘ）．研究表明，ΔＥｖ（ｘ）值随衬底合金组分ｘ单调变化．且两者的关系是非线性的．在此计算结果与其它理论计算和实验结果符合较好．     

SiGe／Si应变层超晶格异质界面热稳定性的光散射研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格异质界面热稳定性的光散射研究刘晓晗，黄大鸣，蒋最敏（复旦大学物理系和应用表面物理国家重点实验室上海２００４３３）ＲａｍａｎＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｕＧＥ／ＳｉＬａｙｅｒＳｕｐｅｒｌａｔｔ...     

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。     

In_xGa_（1－x）As缓冲层上In_yGa_（1－y）As／（Al）Ga

本文中，发现在Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层上非故意掺杂的ＩｎｙＧａ＿(１－ｙ)Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓ超晶格样品中存在着两个互相反向的自建电场区，一个位于样品表面，另一个位于Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层和超晶格界面．据此，合理地解释了样品的光伏测试结果，并对此类样品的ＭＯＣＶＤ生长工艺给予指导．     

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。     

硅—二氧化硅超晶格：探索硅基发光材料的一条新途径

理论上认为，由于Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格中硅层（阱层）的电子和空穴都受到极强的量子限制效应，硅层能带有可能从体硅的间接带隙转变为直接带隙，从而发光效率大大提高．实验上，在非晶Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格中观察到在可见光波段的室温光致发光和明显的量子限制效应现象．晶体Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格研究也取得了初步的结果．