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...     

SiGe/Si多重超晶格的声学声子光散射谱

ＳｉＧｅ／Ｓｉ多重超晶格的声学声子光散射谱黄大鸣刘晓晗王兴军朱海军蒋最敏（复旦大学物理系和应用表面物理国家重点实验室上海２００４３３）ＬｉｇｈｔＳｃａｔｅｒｉｎｇｆｒｏｍＡｃｏｕｓｔｉｃＰｈｏｎｏｎｓｉｎＭｕｌｔｉｐｌｅＳｉＧｅ／ＳｉＳｕｐｅｒｌａｔ...     

GexSi1—x／Si和Ge／Si应变层超晶格

ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ和Ｇｅ／Ｓｉ应变层超晶格是半导体超晶格中新发展起来的一种类型．本文简要地介绍了这类超晶格在生长和物理特性方面的一些基本问题，列举了它在器件应用方面的例子．给出了共度生长时超晶格的临界厚度值，超晶格中ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层能隙随成分的变化，以及界面处的能带失配值等．最后介绍了由Ｇｅ，Ｓｉ原子层有序排列而组成的新晶体．     

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     

用拉曼散射光谱估算纳米Ge晶粒平均尺寸

用射频共溅射技术和真空退火方法制备了埋入ＳｉＯ２基底中的纳米Ｇｅ复合膜（ｎｃ－Ｇｅ／ＳｉＯ２）测量了不同温度退火后该复合膜的拉曼散射光谱，其结果与晶体Ｇｅ的拉曼谱相比，纳米Ｇｅ的拉曼峰红移峰形变宽，用拉曼谱的参数计算了纳米Ｇｅ晶粒的平均尺寸，所得结果与声子限域理论模型符合。     

ZnSe—ZnS应变超晶格光学振动模的研究

本文给出了ＣａＡｓ衬底上生长的ＺｎＳｅ－ＺｎＳ应变超晶格的室温Ｒａｍａｎ分析，观测了该超晶格中ＺｎＳｅ子层和ＺｎＳ子层的纵光学振动模（ＬＯ），首次发现在一些样品中ＺｎＳｅ子层的纵光学声子模ＬＯＺｎＳ出现蓝移，而ＺｎＳ子层的ＬＯＺｎＳ总是向低波数方向移动，并利用限制效应和应变效应给出了解释。     

ZnSe－ZnS应变超晶格光学振动模的研究

本文给出了ＣａＡｓ衬底上生长的ＺｎＳｅ－ＺｎＳ应变超晶格的室温Ｒａｍａｎ分析，观测了该超晶格中ＺｎＳｅ子层和ＺｎＳ子层的纵光学振动模（ＬＯ），首次发现在一些样品中ＺｎＳｅ子层的纵光学声子模ＬＯＺｎＳ出现红移，另一些样品中ＬＯＺｎＳｅ出现蓝移，而ＺｎＳ子层的ＬＯＺｎＳ总是向低波数方向移动，并利用限制效应和应变效应给出了解释。     

荧光XAFS研究Si可稀浓度杂质的区域结构

荧光ＸＡＦＳ研究Ｓｉ晶体中等电子，缺电子和富电子杂质原子的区域环境结构。结果表明杂质原子的电子构型决定了杂质原子对Ｓｉ区域晶格形变的影响。相对于共价键长ＲＳｉ－Ｓｉ（０．２４０ｎｍ）来说，富电子杂质Ａｓ导致Ｓｉ晶格在Ｓｉ（１１１）方向的ＲＡｓ－Ｓｉ键长产生０．００４ｎｍ的反应增长，等电子杂质Ｇｅ的Ｒ－Ｇｒｅ－Ｓｉ和缺电子杂质Ｇａ和ＲＧａ－Ｓｉ键长收缩０．００２ｎｍ。     

纳米Ge颗粒镶嵌薄膜的Raman散射光谱研究

研究了镶嵌在ＳｉＯ_２介质中的不同尺寸（４—１６ｎｍ）纳米Ｇｅ颗粒的Ｒａｍａｎ散射谱特征，与大块标准Ｇｅ晶体的散射峰相比，观察到了理论预期的纳米半导体粒子的Ｒａｍａｎ散射峰的宽化和红移现象．采用声子限域模型较好地解释了实验结果．探讨了ＳｉＯ_２介质基体作用于镶嵌Ｇｅ粒子的压应力以及纳米Ｇｅ粒子的表面界面效应对Ｒａｍａｎ散射光谱的峰形、峰位变化所产生的影响 关键词：     

不同晶面与应变状态下Si/Ge应变异质界面的价带能量不连续性

结合应变异质界面能带排列的平均键能理论和形变势方法，确定了三种不同衬底上生长的Ｓｉ／Ｇｅ系统在（００１）和（１１０）两种不同晶面上的价带能量不连续值（Ｅ_v）得出了Ｓｉ／Ｇｅ系统的Ｅ_v值随其衬底Si_1-xGe_x的组分x变化的定量关系结果表明，Ｓｉ／Ｇｅ系统价带平均能量的不连续性（Ｅ_v，ａｖ）基本不随应变状态的不同而变化，而最高价带的Ｅ_v值则表现出对弹性应变的高度敏感性（变化量约达０．５ｅＶ），此效应主要来源于单轴应力对价带结构的影响．Ｓｉ／Ｇｅ系统在（００１）面和（１０）面上的Ｅ_v值略有差别，表现出弱的晶格取向的相关性本文对（００１）面的计算结果与新近的归一保持赝势方法的大型超原胞计算结果以及相关的实验值相当一致． 关键词：     

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。     

分子束外延Zn1—xCdxSe／ZnSe超晶格的拉曼光谱

运用分子束外延技术成功地生长出Ｚｎ１－ｘＣｄｘＳｅ／ＺｎＳｅ超晶格，并对不同的样品进行了拉曼散射光谱的测试。获得了多达５级的ＺｎＳｅ的ＬＯ声子峰和ＺｎＳｅ的ＴＯ声子峰；同时还在频移为１４４ｃｍ＾－１，３７０ｃｍ＾－１处观测到了两个新声子峰，估计是来自于ＺｎＣｄＳｅ的声学模和光学模。     

分子束外延Zn_（1－x）Cd_xSe／ZnSe超晶格的拉曼光谱

运用分子束外延（ＭＢＥ）技术成功地生长出Ｚｎ１－ｘＣｄｘＳｅ／ＺｎＳｅ超晶格，并对不同的样品进行了拉曼散射光谱的测试。获得了多达５级的ＺｎＳｅ的ＬＯ声子峰和ＺｎＳｅ的ＴＯ声子峰；同时还在频移为１４４ｃｍ－１、３７０ｃｍ－１处观测到了两个新声子峰，估计是来自于ＺｎＣｄＳｅ的声学模和光学模。     

近周期超晶格中的声学声子及其光散射特性

利用转移矩阵方法计算了近周期超晶格体系（包括有限周期数的超晶格、耦合超晶格、层厚起伏和层厚渐变的超晶格）中声学声子的喇曼散射谱．结果表明上述近周期超晶格的光散射特性与理想严格周期的体系和完全无序的体系都不相同，呈现出许多独特的性质．对有限周期数的超晶格，由于边界的存在，喇曼谱中除了理想超晶格中存在的折叠声学声子峰（主峰）外，还会出现一系列等间距分布的卫星峰．对耦合超晶格体系，理想超晶格中存在的主峰将出现分裂．对层厚起伏变化的超晶格，主峰呈现非对称展宽，展宽主要出现在高波数端．计算结果和实验测得的谱线作了比 关键词：     

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。     

导纳谱研究两类Si基量子阱基态子能级的性质

用导纳谱技术研究了两类Si基量子阱样品基态子能级的性质.基于量子阱中载流子的热激发模型，从导纳谱中得到的激发能值被认为是阱中重空穴基态位置到阱顶的距离.对于SiGe合金和Si形成的组分量子阱，主要研究了退火对重空穴基态子能级的影响.发现样品的退火温度为800℃时，随退火时间延长，激发能增加.对此现象的解释是，由于Si,Ge互扩散，导致界面展宽，量子限制效应降低，重空穴基态位置下降，从而激发能增加.900℃下退火，由于扩散系数增大和应变弛豫加强，激发能值单调下降，量子限制效应引起的变化被掩盖.对于B高浓度超 关键词：     

不同晶格光子晶体异质结的界面传导模

利用平面波展开方法与超原胞方法研究了两种不同晶格的光子晶体异质结的界面态. 这两种异质结都是在纯电介质背景上放置空气散射子. 一种异质结由正方形格子上放置正方形散射子和三角形格子上放置六角形散射子组成（SSTH异质结）. 另一种由长方格子上放置长方形散射子和三角形格子上放置圆形散射子组成（RRTC异质结）. 对于SSTH异质结，当沿着界面作晶格的横向拉开或者侧向滑移，都可产生界面态. 而对于RRTC异质结，无需从界面做晶格拉开或者侧向滑移就可产生界面传导模，这个结果有别于其他纯电介质光子晶体异质结的性质. 关键词： 光子晶体 异质结 传导模 超原胞     

Ge＿xSi＿（1－x）合金中的键长及其对电子能带结构的影响

采用经验紧束缚理论，以类似闪锌矿结构的晶体模型模拟Ｇｅ＿ｘＳｉ＿（１－ｘ）合金，根据总能最小原则计算了Ｇｅ＿ｘＳｉ＿（１－ｘ）合金中的键长及点阵常数．同时以紧束缚方法计算了原子位置发生弛豫前后的电子能带结构，并与虚晶近似下的计算结果进行了比较．计算结果表明，Ｇｅ＿ｘＳｉ＿（１－ｘ）合金中的键长基本上与合金组分无关，各自接近于Ｇｅ，Ｓｉ晶体中的键长，与广延ｘ射线吸收精细结构（ＥＸＡＦＳ）测量结果符合得很好．原子位置的弛豫对合金的电子能带结构影响很小，对合金的电子能带结构起主要作用的是合金的化学组分无序．     

Ag（110）表面声子谱的分析型EAM模型计算

应用晶格动力学，结合分析型EAM模型，计算了Ag(110)表面声子频率和振动极化方向，通过比较弛豫与未弛豫表面的计算结果，发现弛豫后的结果与He原子散射实验数据符合得很好，表面振动的极化局域特征符合表面的二维对称性，沿方向的S2和S3表面模也和实验结果—致. 关键词： 表面声子谱 弛豫 EAM 极化     

自相位调制及群速色散对超短脉冲在准周期LiNbO3 Fibonacci超晶格中传输的影响

从ＬｉＮｂＯ３Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ超晶格的结构特点出发,数值模拟了超短脉冲在ＬｉＮｂＯ３Ｆｉｂｏｎａｃｉ超晶格内传输过程中,自相位调制及高阶群速色散效应对脉冲形状和频谱的影响．结果表明,超短脉冲在Ｆｉｂｏｎａｃｉ超晶格中传输时,由于自相位调制（ＳＰＭ）与群速色散（ＧＶＤ）耦合效应的影响,脉冲形状畸变和频谱展宽均是不对称的,随着晶格长度的增加,脉冲将会发生分裂,以至成为两个独立的子脉冲,同时也会出现脉冲频谱上的分裂