固体C60/Si异质结的电学表征——整流特性、能带模型与温偏效应

研究了非掺杂固体C₆₀与n-Si和与p-Si接触的电学性质,电流-电压(J-V)特性测量表明两种接触的导电极性相反,且都具有很强的整流作用,表明在两种接触界面附近存在着阻挡载流子输运的、性质不同的势垒.电流-温度(J-T)测量表明,电流与温度的倒数呈指数依赖关系,从中估算出C₆₀/n-Si和C₆₀/p-Si异质结的有效势垒高度分别为0.30和0.48eV.引进异质结的能带模型,成功地解释了上述测量结果,由能带模型和测量数据估算出以硅为衬底的 关键词：     

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。     

一种基于能带工程设计的CaAsSb/InP异质结双极晶体三极管

异质结晶体三极管（HBT）的性能与其材料体系密不可分，利用能带工程可以大大优化器件的结构，提高器件性能，文章从分析HBT的能带结构及设计要求入手，介绍了一种利用能带工程设计的基于GaAsSb/InP材料体系的新型HBT器件的结构及其性能，分析了该器件与其它材料体系器件相比所具有的优异特性，说明了对HBT的各区材料，其带边的相对位置所起的重要作用，最后，文章还报道了近期的实验情况，说明了GaAsSb/InP体系HBT的实际性能与理论预言一致。     

形变超晶格Si/Ge的能带结构

用经验的紧束缚方法对短周期的(Si)_n/(Ge)_m形变超晶格的电子态进行了计算。结果表明,由于布里渊区折迭的要求,只有当n+m=10时超晶格才可能产生直接能隙。对周期为n+m=10的超晶格,Γ,N,△处的导带谷间的相对位置对直接能隙的形成具有决定作用,而n的大小与衬底的组分对此有极大影响。(Si)₆/(Ge)₄和(Si)₈/(Ge)₂超晶格在Si_1-xG 关键词：     

光窗口对SiGe/Si异质结光电晶体管光响应的影响

分析了不同光窗口位置和不同光窗口面积对SiGe/Si异质结光电晶体管(HPT)光响应特性的影响.光窗口位于发射区时,HPTs吸收路径长,会产生较多的光生载流子,在发射结界面产生较大的发射结光生电压,有利于发射结的电子注入,因此获得较大的集电极输出电流和光增益.当入射光波长为650 nm,集电极电压为2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光增益最大可以达到9.24.光窗口位于基区时,在较大的入射光功率下,HPTs吸收区的光生载流子密度大,光生空穴发生快速驰豫的可能性增加,一定程度上缓解了空穴迁移率低对器件工作速度的限制,提高了光特征频率.当入射光波长650 nm,集电极电压2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光特征频率可达16.75 GHz.对于能够获得更高光增益光特征频率优值的发射区光窗口SiGe/SiHPTs,当光窗口面积从3μm×10μm到50μm×10μm逐渐增加时,电子在发射结界面的有效注入面积增加从而光增益逐渐增大;同时发射结和集电结的结电容也随之增大,RC延迟时间增长,光特征频率却逐渐减小.光增益·光特征频率优值随着光窗口面积的增加而逐渐提高,但随着面积的增加,光增益·光特征频率优值提高的速率变慢,并有逐渐趋于饱和的趋势.     

Si／Ge应变层异质结带的价带偏移理论计算

在应变异质结价带偏移从头算赝势法的理论计算中，建议一种以平均键能为参考能级的△Ｅｖ值理论计算方法，该方法在Ｓｉ为衬底，以Ｇｅ为衬底和自由共度生长等３种不同应变情况的Ｓｉ／Ｇｅ异质结价带偏移△Ｅｖ值计算中，分别得到０．７３１ｅＶ，０．２４３ｅＶ和０．５２１ｅＶ的计算结果。     

半导体异质结(111)面的界面偶极子及其对能带偏移的影响

本文采用紧束缚的界面键极性模型(interface-bond-polarity-model),计算了匹配的半导体异质结(111)面的界面偶极子,并将计算结果与(110)和(001)面的结果进行了比较,讨论了界面取向和界面成分对偶极子的影响。结果表明,对于两边同是Ⅲ-V族半导体或同是Ⅱ-Ⅵ族半导体的异质结,界面偶极子几乎不依赖于界面的取向和界面的组成,因此,能带偏移也基本上是各向同性的。对于两边由不同类型半导体组成的异质结,如Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅴ体系、Ⅲ-Ⅴ/Ⅳ和Ⅱ-Ⅵ/Ⅳ体系,混和的阴离子(111)界面给出的偶极子小于零,而混和的阳离子(111)界面给出的偶极子大于零,二者的平均值等于中性的(110)界面的偶极子。 关键词：     

超结硅锗碳异质结双极晶体管机理研究与特性分析优化

提出一种超结硅锗碳异质结双极晶体管(SiGeC HBT)新结构.详细分析了新结构中SiGeC基区和超结结构的引入对器件性能的影响,并对其电流输运机制进行研究.基于SiGeC/Si异质结技术,新结构器件的高频特性优良;同时超结结构的存在,在集电区内部水平方向和垂直方向都建立了电场,二维方向上的电场分布相互作用大大提高了新结构器件的耐压能力.结果表明:超结SiGeC HBT与普通结构SiGeC HBT相比,击穿电压提高了48.8%;更重要的是SiGeC HBT器件中超结结构的引入,不会改变器件高电流增益、高频率特性的优点;新结构器件与相同结构参数的Si双极晶体管相比,电流增益提高了10.7倍,截止频率和最高震荡频率也得到了大幅度改善,很好地实现了高电流增益、高频率特性和高击穿电压三者之间的折中.对超结区域的柱区层数和宽度进行优化设计,随着柱区层数的增多,击穿电压显著增大,电流增益有所提高,截止频率和最高震荡频率减低,但幅度很小.综合考虑认为超结区域采用pnpn四层结构是合理的.     

场助InP／InGaAsP／InP半导体光电阴极异质结能带的计算

采用双曲型的渐变函数,同时考虑加偏压时引起的阴极表面空间电荷区的变化,对场助InP/TnGaAsP/InP半导体光电阴极异质结的能带结构进行了详细的分析和计算,得到了在不同材料参数时,异质结能带结构的分布曲线.计算结果指出了达到理想的异质结传输效率时,发射层的厚度和掺杂浓度、吸收层的掺杂浓度、异质结界面处渐变区宽度以及场助偏压应满足的条件.它有助于场助半导体光电阴极的结构设计和材料参数的选择.     

气体吸附对硅锗异质结纳米线电子结构与光学性质的影响

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法探讨了沿[112]晶向的硅锗异质结纳米线作为气体传感器检测CO,CO₂和Cl₂的能力,着重计算了其吸附气体分子前后的吸附能、能带结构与光学性质.几何结构优化计算表明：不同硅锗组分的[112]晶向的硅锗纳米线对CO,CO₂和Cl₂分子的吸附能的绝对值在0.001 eV至1.36 eV之间,其中Si₂₄Ge₃₆H₃₂对CO₂气体的吸附能最大,气敏性能最好.能带结构计算表明：吸附CO和CO₂分子的[112]晶向硅锗纳米线能带的简并度明显减小,带隙变化较小;而吸附Cl₂分子后的价带顶与导带底之间产生了杂质能级使其带隙减小.光学性质计算表明：Si₂₄Ge₃₆H₃₂纳米线吸附CO, CO₂和Cl₂分子后的光学...     

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     

pn结电容-电压法测量应变SiGe禁带宽度

利用应变SiGe/Si异质pn结电容-电压（C-V）特性确定SiGe禁带宽度的技术.该技术根据SiGe/Si异质pn结C-V实验曲线，计算出 pn结接触电势差，并得到SiGe/Si的价带偏移量和导带偏移量，进而求得SiGe禁带宽度.该技术测试方法简便，其过程物理意义清晰，既适用于分立的SiGe/Si异质pn结，也可直接分析SiGe/Si异质结器件中的SiGe 禁带宽度.实验结果与理论计算及其他相关文献报道的结果符合较好. 关键词： SiGe/Si 异质pn结 C-V 禁带宽度     

含有本征SiGe层的SiGe异质结双极晶体管集电结耗尽层宽度模型

本文分别建立了含有本征SiGe层的SiGe HBT(异质结双极晶体管)集电结耗尽层各区域的电势、电场分布模型,并在此基础上,建立了集电结耗尽层宽度和延迟时间模型,对该模型进行了模拟仿真,定量地分析了SiGe HBT物理、电学参数对集电结耗尽层宽度和延迟时间的影响,随着基区掺杂浓度和集电结反偏电压的提高,集电结耗尽层延迟时间也随之增大,而随着集电区掺杂浓度的提高和基区Ge组分增加,集电结耗尽层延迟时间随之减小. 关键词： SiGe HBT 集电结耗尽层 延迟时间     

Early effect modeling of silicon-on-insulator SiGe heterojunction bipolar transistors

Silicon germanium(SiGe) heterojunction bipolar transistor(HBT) on thin silicon-on-insulator(SOI) has recently been demonstrated and integrated into the latest SOI BiCMOS technology.The Early effect of the SOI SiGe HBT is analysed considering vertical and horizontal collector depletion,which is different from that of a bulk counterpart.A new compact formula of the Early voltage is presented and validated by an ISE TCAD simulation.The Early voltage shows a kink with the increase of the reverse base-collector bias.Large differences are observed between SOI devices and their bulk counterparts.The presented Early effect model can be employed for a fast evaluation of the Early voltage and is useful to the design,the simulation and the fabrication of high performance SOI SiGe devices and circuits.     

Material requirements and design considerations for Si/SiGe heterojunction CMOS

Five vertical architecture options for SiGe/Si heterojunction CMOS devices are compared using technology computer-aided design. The benefit of using SiGe over conventional MOSFETs is set to increase for future technology generations. We investigate the impact of material degradation, to determine the minimum requirements needed for HMOS to offer real advantages over conventional CMOS.     

A novel type of ultra fast and ultra soft recovery SiGe/Si heterojunction power diode with an ideal ohmic contact

A novel type of p^+(SiGe)－n^-－n^+ heterojunction switching power diode with high-speed capability is presented to overcome the drawbacks of existing power diodes. The improvement is achieved by using a p^+－n^+ mosaic layer as a substitute for the n^+ region in the conventional p^+(SiGe)－n^-－n^+ diode to realize an `ideal ohmic' contact for electrons and holes simultaneously. Compared with conventional p^+(SiGe)－n^-－n^+ diodes, the ideal ohmic contact p^+(SiGe)－n^-－n^+ diodes have about one third of the reverse recovery time and a half of peak reverse recovery current. Furthermore, the softness factor increases nearly two times and the leakage current decreases 1－2 orders of magnitude. These improvements are achieved without resorting special process step to lower the carrier lifetime and thus the devices could be easily integrated into power ICs. The Ge percentage content of p^+(SiGe) layer is an important parameter for the optimal device design.     

Si/SiGe量子级联激光器的能带设计

详细论述Si/SiGe量子级联激光器的工作原理，通过对比找到一组合适的Si，Ge和SiGe合金的能带参数，进而应用6×6 k·p方法计算了不同阱宽、不同Ge组分Si/Si_1-xGe_x/Si量子阱价带量子化的空穴能级本征值及其色散关系，分析Si/Si_1-xGe_x/Si量子阱空穴态能级间距随阱宽和组分的变化规律，最后应用计算结果讨论了Si/SiGe量子级联激光器有源区的能带设计，有益于优化Si /SiGe量子级联激光器结构. 关键词： 硅锗材料 量子级联激光器 子带跃迁 k·p方法')" href="#">k·p方法     

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.