氧化对SOI基SiGe薄膜残余应变弛豫的影响

研究了氧化对外延在SOI衬底上的SiGe薄膜的残余应变弛豫过程的影响.通过对SiGe薄膜采用不同工艺的氧化,从而了解不同氧化条件对SOI基SiGe薄膜的应变弛豫过程的影响.氧化将会促使SiGe薄膜中的Ge原子扩散到SOI材料的顶层硅中.而SiGe薄膜的残余应变弛豫过程将会与Ge原子的扩散过程同时进行,通过对SiGe薄膜和SOI顶层硅中位错分布的分析发现:在氧化过程中,SiGe薄膜和SOI衬底之间存在一个应力传递的过程.     

Si间隔层对利用低温Si缓冲层生长高弛豫SiGe层的影响

利用低温生长Si缓冲层与Si间隔层相结合的方法生长高弛豫SiGe层,研究了Si间隔层在其中的作用. 利用化学腐蚀和光学显微镜，观察了不同外延层厚度处位错的腐蚀图样. 研究了不同温度下生长的Si间隔层对SiGe外延层中位错形成、传播及其对应变弛豫的影响. 结果表明Si间隔层的引入，显著改变了外延层中位错的形成和传播，进而使得样品表面形貌也呈现出较大的差异.     

Si间隔层对利用低温Si缓冲层生长高弛豫SiGe层的影响

利用低温生长Si缓冲层与Si间隔层相结合的方法生长高弛豫SiGe层,研究了Si间隔层在其中的作用.利用化学腐蚀和光学显微镜,观察了不同外延层厚度处位错的腐蚀图样.研究了不同温度下生长的Si间隔层对SiGe外延层中位错形成、传播及其对应变弛豫的影响.结果表明Si间隔层的引入,显著改变了外延层中位错的形成和传播,进而使得样品表面形貌也呈现出较大的差异.     

Si间隔层对利用低温Si缓冲层生长高弛豫SiGe层的影响

利用低温生长Si缓冲层与Si间隔层相结合的方法生长高弛豫SiGe层,研究了Si间隔层在其中的作用.利用化学腐蚀和光学显微镜,观察了不同外延层厚度处位错的腐蚀图样.研究了不同温度下生长的Si间隔层对SiGe外延层中位错形成、传播及其对应变弛豫的影响.结果表明Si间隔层的引入,显著改变了外延层中位错的形成和传播,进而使得样品表面形貌也呈现出较大的差异.     

弛豫SiGe衬底上SiGe/Si Ⅱ型量子阱

采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯曲严重 .NP峰随激发功率增加向高能方向移动 ,在一定激发条件下 ,电子跃迁或隧穿至弛豫 Si Ge层弯曲的导带底后与处于同一位置的空穴复合发光 ,所以 NP峰积分强度随光激发功率先增加后减小     

弛豫SiGe衬底上SiGe/SiⅡ型量子阱

采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯     

弛豫SiGe衬底上SiGe/Si Ⅱ型量子阱

采用UHV/CVD系统,在Si衬底上生长了具有渐变Si1-xGex缓冲层结构的弛豫Si0.76Ge0.24虚衬底和5个周期的Si0.76Ge0.24/Si多量子阱.在渐变Si1-xGex缓冲层生长过程中引入原位退火,消除了残余应力,抑制了后续生长的SiGe中的位错成核.透射电子显微照片显示,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内,而SiGe上层和SiGe/Si量子阱是无位错的.在样品的PL谱中,观察到跃迁能量为0.961eV的Ⅱ型量子阱的无声子参与(NP)发光峰.由于Ⅱ型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯曲严重.NP峰随激发功率增加向高能方向移动,在一定激发条件下,电子跃迁或隧穿至弛豫SiGe层弯曲的导带底后与处于同一位置的空穴复合发光,所以NP峰积分强度随光激发功率先增加后减小.     

离子注入诱导下制备薄的高弛豫SiGe

通过离子注人硅衬底,在表面引入缺陷,诱导超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)生长的外延SiGe发生驰豫,以制备薄的高弛豫SiGe.利用微区Raman和Tapping AFM技术,对所生长的SiGe材料进行了表征.结果表明,上述方法能够制备厚度为100nm、弛豫度达94%的大面积(直径为125mm)均匀SiGe材料.然而,相同条件下,如果高能离子直接辐照SiGe层,将极大地损坏外延材料的晶体结构,得到多晶SiGe.此外,还通过选择性腐蚀外层SiGe的实验,对相关微观机制进行了研究.     

离子注入诱导下制备薄的高弛豫SiGe

通过离子注入硅衬底，在表面引入缺陷，诱导超高真空化学气相沉积（UHV/CVD）生长的外延SiGe发生驰豫，以制备薄的高弛豫SiGe. 利用微区Raman和Tapping AFM技术，对所生长的SiGe材料进行了表征. 结果表明，上述方法能够制备厚度为100nm、弛豫度达94%的大面积（直径为125mm）均匀SiGe材料. 然而，相同条件下，如果高能离子直接辐照SiGe层，将极大地损坏外延材料的晶体结构，得到多晶SiGe. 此外，还通过选择性腐蚀外层SiGe的实验，对相关微观机制进行了研究.     

干法氧化制备SiGe弛豫缓冲层及其表征

SiGe弛豫缓冲层是高性能Si基光电子与微电子器件集成的理想平台.通过1000℃干法氧化组分均匀的应变Si0.88Ge0.12层,在Si衬底上制备了表面Ge组分大于0.3,弛豫度大于95%,位错密度小于1.2×105cm-2的Ge组分渐变SiGe弛豫缓冲层.通过对不同氧化时间的样品的表征,分析了氧化过程中SiGe应变弛豫的主要机制.     

The Influence of Strain Relaxation on the Electrical Properties of Submicron Si/SiGe Resonant-Tunneling Diodes

Resonant tunneling devices (RTDs) and resonant tunneling transistors (RTTs) are possible building blocks with increased functionality of future microelectronic circuits. These quantum devices can be made in the Si/SiGe system, which is compatible with Si technology. We have fabricated Si/SiGe RTDs with submicron lateral dimensions and have studied their electrical properties. In particular, we have measured the size-dependence of these properties in p-type mesa-etched dots and wires. We find that the I-V characteristics can be strongly influenced by strain relaxation at the side walls of the heterostructure. Here we study this effect of strain relaxation on the quantum-well subbands. The lateral dimensions of the devices ranged from 10 m down to 230 nm. It was found that both the subband-edge energy and the kinetic energy associated with the in-plane motion of holes are strongly influenced by the size and shape of the device. This result is explained by analyzing the effect of strain relaxation on the valence band for the two geometries.     

SiGe沟道SOI CMOS的设计及模拟

在 SOI(Silicon on Insulator)结构硅膜上面生长一层 Si Ge合金 ,采用类似 SOICMOS工艺制作成具有Si Ge沟道的 SOICMOS集成电路。该电路不仅具有 SOICMOS电路的优点 ,而且因为 Si Ge中的载流子迁移率明显高于 Si中载流子的迁移率 ,所以提高了电路的速度和驱动能力。另外由于两种极性的 SOI MOSFET都采用 Si Ge沟道 ,就避免了只有 SOIPMOSFET采用 Si Ge沟道带来的选择性生长 Si Ge层的麻烦。采用二维工艺模拟得到了器件的结构 ,并以此结构参数进行了器件模拟。模拟结果表明 ,N沟和 P沟两种 MOSFET的驱动电流都有所增加 ,PMOSFET增加得更多一些     

全部耗尽SOI SiGe HBT集电结渡越时间模型研究

研究了与CMOS兼容的SOI SiGe HBT结构。首先,分析了SOI SiGe HBT与传统SiGe HBT在结构上的不同之处。然后,针对新结构的全部耗尽工作模式,建立了考虑电流效应的集电结渡越时间模型。最后,讨论了渡越时间与集电区掺杂浓度、集电结电压、传输电流的关系,并与传统器件的渡越时间进行了比较。该渡越时间模型的建立为SOI SiGe HBT特征频率的设计与优化提供了理论基础。     

Improvement on Frequency Performance of SOI SiGe HBT

Based on the advantages of SOI technology, the frequency performance of SiGe HBT with SOI structure has been simulated. Compared with bulk SiGe HBT, the results show that the buried oxide layer （BOX） can reduce collector-base capacitance CCB with the maximum value 89.3%, substrate-base capacitance CSB with 94. 6%, and the maximum oscillation frequency is improved by 2.7. The SOl structure improves the frequency performance of SiGe HBT, which is adaptable to high-speed and high power applications.     

微区中MBE共度生长SiGe/Si异质结构的应变和退火效应

报道了在Si衬底上微米尺寸的介质膜窗口中,采用分子束外延技术共度生长的Si0.8Ge0.2薄膜的应变及其退火特性. 实验表明,微区生长材料的这些特性,与同一衬底上无边界约束条件下生长的材料相比,有明显的不同.微米尺寸窗口中生长的SiGe/Si材料的应变与窗口尺寸有关,也和窗口的掩膜中的内应力有关.实验还表明,边缘效应对于微区中共度生长的SiGe/Si材料的热稳定性也有显著的影响.在3μm×3μm窗口中共度生长的Si0.8Ge0.2/Si异质结构材料,在950℃高温退火30min后,它的应变弛豫不大于4%.远小于同一衬底上非微区生长材料的应变弛豫.文章还对微区生长材料的这些特性成因进行了探讨.     

微区中MBE共度生长SiGe/Si异质结构的应变和退火效应

报道了在Si衬底上微米尺寸的介质膜窗口中,采用分子束外延技术共度生长的Si0.8Ge0.2薄膜的应变及其退火特性. 实验表明,微区生长材料的这些特性,与同一衬底上无边界约束条件下生长的材料相比,有明显的不同.微米尺寸窗口中生长的SiGe/Si材料的应变与窗口尺寸有关,也和窗口的掩膜中的内应力有关.实验还表明,边缘效应对于微区中共度生长的SiGe/Si材料的热稳定性也有显著的影响.在3μm×3μm窗口中共度生长的Si0.8Ge0.2/Si异质结构材料,在950℃高温退火30min后,它的应变弛豫不大于4%.远小于同一衬底上非微区生长材料的应变弛豫.文章还对微区生长材料的这些特性成因进行了探讨.     

基于SOI结构的SiGe HBT频率特性研究

基于SOI技术原理,模拟仿真了SOI结构SiGe HBT的频率特性,并与相同条件下体SiGe HBT频率特性进行了比较分析。仿真结果显示,SOI结构中埋氧层BOX的引入,可使SOI结构SiGe HBT集电极-基极电容Ccb和衬底-基极电容Csb最大降幅分别达94.7%和94.6%,且最高振荡频率fmax增加2.7倍。研究结果表明,SOI结构大幅度改善了SiGe HBT的频率性能,适用于高速、高功率集成电路技术。     

Strain Relaxation of Monolayer WS2 on Plastic Substrate

Strain‐dependent electrical and optical properties of atomically thin transition metal dichalcogenides may be useful in sensing applications. However, the question of how strain relaxes in atomically thin materials remains not well understood. Herein, the strain relaxation of triangular WS₂ deposited on polydimethylsiloxane substrate is investigated. The photoluminescence of trions (X^–) and excitons (X⁰) undergoes linear redshifts of ≈20 meV when the substrate tensile strain increases from 0 to 0.16. However, when the substrate strain further increases from 0.16 to 0.32, the redshifts cease due to strain relaxation in WS₂. The strain relaxation occurs through formation of wrinkles in the WS₂ crystal. The pattern of wrinkles is found to be dependent on the relative angle between an edge of the triangular WS₂ crystal and tensile strain direction. Finite element simulations of the strain distribution inside the WS₂ crystals explain the experimental observations.