一种新型SOI结构——SiGe-OI材料研究进展

SOI(silicononinsulator ,绝缘层上的硅 )技术和SiGe(silicongermanium ,锗硅 )技术都是微电子领域的前沿技术 .SiGe-OI(SiGe -on -insulator ,绝缘层上的锗硅 )新型材料是最近几年来才出现的一种新型SOI材料 ,它同时具备了SOI技术和SiGe技术的优势 ,因而成为当前微电子研究领域的最前沿课题之一 .文章结合中国科学院上海微系统与信息技术研究所的工作 ,综述了SiGe-OI材料研究情况和应用前景 ,详细介绍了其主要的制备方法 ,最后报道了作者在SiGe -OI材料研究上的一些实验结果 .     

SOI新结构——SOI研究的新方向

SOI（silicon-on-insulator：绝缘体上单晶硅薄膜）技术已取得了突破性的进展，但一般SOI结构是以SiO2作为绝缘埋层，以硅作为顶层的半导体材料，这样导致了一些不利的影响，限制了其应用范围。为解决这些问题和满足一些特殊器件／电路的要求，探索研究新的SOI结构成为SOI研究领域新的热点。如SOIM，GPSOI，GeSiOI，SionAlN，SiCOI，GeSiOI，SSOI等。文章将结合作者的部分工作，报道SOI新结构研究的新动向及其应用。     

SOI新结构——SOI研究的新方向

SOI(silicon-on-insulator绝缘体上单晶硅薄膜)技术已取得了突破性的进展,但一般SOI结构是以SiO2作为绝缘埋层,以硅作为顶层的半导体材料,这样导致了一些不利的影响,限制了其应用范围.为解决这些问题和满足一些特殊器件/电路的要求,探索研究新的SOI结构成为SOI研究领域新的热点.如SOIM,GPSOI,GeSiOI,Si on AlN, SiCOI, GeSiOI,SSOI等.文章将结合作者的部分工作,报道SOI新结构研究的新动向及其应用.     

多孔硅——一种新形态的硅材料

多孔硅（ｐｏｒｏｕｓ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）是指通过对氢氟酸溶液中的晶体硅片进行阳极氧化，在硅衬底上形成的多孔态的硅材料．本文介绍了多孔硅的形成规律和结构形貌，并对其光学性质和形成机制仆行了简要的评介，最后以多孔硅在大规模集成电路中的应用为主讨论了它的技术应用．     

一种新的半导体材料和器件结构:COS

国际半导体技术发展进程表预期器件的特征尺寸不久将减小到0.1μm以下，SiO2作为MOS器件栅介质遇到不可克服的困难，人们在寻找新的栅介质材料时，提出一种新的结构，称为半导体上的晶态氧化物（COS），最近，COS被用作Si衬底上生长GaAs的过渡层，成为半导体材料和器件发展中一项新的突破，文章对这一结构的进展情况做一简要介绍。     

一种新型光电材料──β－FeSi_2的结构，光电特性及其制备

Ｂ－ＦｅＳｉ２是近年来发展起来的新型硅基光电材料。详细介绍了Ｂ－ＦｅＳｉ２的结构，电学、光学性质以及它的制备技术。对目前存在的问题以及未来的研究动向作了简要的讨论。     

一种新型的红外成像材料

基于超大磁阻(CMR)材料在绝缘体—金属转变(I—M)点附近的巨大电阻变化，本研究了La位Gd掺杂对La0.7-xGdxSr0.3MnO3(x=0.20、0.30、0.40、0.50)电阻温度系数(TCR)的影响。实验结果表明：Gd掺杂将引起电阻率曲线的急剧变化，导致出现大的TCR；而且随Gd掺杂的增加，TCRR在x＝0．30出现峰值，然后随掺杂量增加逐步降低，大的TCR行为将成为新型的红外成像材料。     

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.     

一种新型光电材料—β—FeSi2的结构,光电特性及其制备

β－ＦｅＳｉ２是近年来发展起来的新型硅基光电材料，详细介绍了β－ＦｅＳｉ２的结构，电学、光学性质以及它的制备技术。对目前存在的问题以及未来的研究动向作了简要的讨论。     

β—C3N4—一种新型的超硬材料

对于一种硬度可能超过金刚石的新型超硬材料β－Ｃ３Ｎ４的研究已经成国际上材料科学研究的一个热点，文章综述了目前国际上研究β－Ｃ３Ｎ４材料的现状及所得的一些进展。     

A photonic wire-based directional coupler based on SOI

A photonic wire-based directional coupler based on SOI was fabricated by e-beam lithography (EBL) and the inductively coupled plasma (ICP) etching method. The size of the sub-micron waveguide is 0.34 μm × 0.34 μm, and the length in the coupling region and the separation between the two parallel waveguides are 410 and 0.8 μm, respectively. The measurement results are in good agreement with the results simulated by 3D finite-difference time-domain method. The transmission power from two output ports changed reciprocally with about 23 nm wavelength spacing between the coupled and direct ports. The extinction ratio of the device was between 5 and 10 dB, and the insertion loss of the device in the wavelength range 1520-1610 nm was between 22 and 24 dB, which included an about 18.4 ± 0.4 dB coupling loss between the taper fibers and the polished sides of the device.     

A NEW POTENTIAL MODEL

A new phenomenological potential model on interaction between quark and antiquark is proposed by the hint of QCD and experimental data. Spectroscopies, leptonic decay and electromagnetic transition widths of the heavy quarkonia, cc, bb and tt, are calculated using nonrelativistic SchrÖdinger equation with numerical method. The most results of the model are well consistent with experimental data.     

一种新型加速器

提出了一种新型加速器方案，并对此方案进行了理论分析和数值计算．这种方案加速带电粒子的原理是利用强激光产生的自生磁场与强激光场构成的混合场使粒子得到加速．结果表明，粒子在较短的长度范围内可获得较大的能量． 关键词：     

A novel P-channel SOI LDMOS structure with non-depletion potential-clamped layer

A novel structure is proposed for doubling the vertical breakdown voltage of silicon-on-insulator(SOI) devices. In this new structure, the conventional buried oxide(BOX) in an SOI device is split into two sections: the source-section BOX and the drain-section BOX. A highly-doped Si layer, referred to as a non-depletion potential-clamped layer(NPCL), is positioned under and close to the two BOX sections. In the split BOXes and the Si region above the BOXes, the blocking voltage(BV) is divided into two parts by the NPCL. The voltage in the NPCL is clamped to be nearly half of the drain voltage. When the drain voltage approaches a breakdown value, the voltage sustained by the source-section BOX and the Si region under the source are nearly the same as the voltage sustained by the drain-section BOX and the Si region under the drain. The vertical BV is therefore almost doubled. The effectiveness of this new structure was verified for a P-channel SOI lateral double-diffused metal-oxide semiconductor(LDMOS) and can be applied to other high-voltage SOI devices. The simulation results show that the BV in an NPCL P-channel SOI LDMOS is improved by 55% and the specific on-resistance(Ron,sp) is reduced by 69% in comparison to the conventional structure.     

一种可调谐的单微环三耦合点的SOI微环滤波器

依据耦合模和传输矩阵理论,设计了一个新型单微环三耦合点的可调谐微环滤波器模型,并模拟仿真了输出端口的光谱特性。模型结构中,采用热光性质稳定的绝缘硅材料,通过改变反馈波导的长度和温度实现对输出光谱的分析与调制。仿真结果表明,当耦合系数k=0.018时,模型结构的自由光谱范围可近似认为达到43.8nm,品质因子可达1.25×105,作为滤波器保持了很窄的带宽,很高的品质因子和较大的自由光谱范围,得出通过改变反馈波导的温度或长度可实现特定谐振波长处滤波效果显著改善的结论,最后给出了相应的光谱曲线。     

新型集成温度传感器原理与实验

介绍了ＡＤ５９０型集成温度传感器的性能与特点，以及将其用于实验教学中的尝试。     

SOI波长信号分离器的研制

根据大截面单模脊形波导理论和双模干涉机制，在硅片直接键合、背面抛光减薄的ＳＯＩ材料上，通过氢氧化钾各向异性腐蚀的方法，成功地研制出ＳＯＩ波长信号分离器，在波长为１．３μｍ，其插入损耗为４．８１ｄＢ，串音小于－１８．６ｄＢ。