用固相外延方法制备Si1-x-yGexCy三元材料

分析了Si1-x-yGexCy三元系材料外延生长的特点,指出原子性质上的巨大差异使Si1-x-yGexCy材料的制备比较困难.固相外延生长是制备Si1-x-y的有效方法,但必须对制备过程各环节的条件进行优化选择.通过实验系统地研究了离子注入过程中温度条件的控制对外延层质量的影响以及外延退火条件的选择与外延层结晶质量的关系.指出在液氮温度下进行离子注入能够提高晶体质量,而注入过程中靶温过高会导致动态退火效应,影响以后的再结晶过程.采用两步退火方法有利于消除注入引入的点缺陷,而二次外延退火存在着一个最佳退火温区.在此基础上优化得出了固相外延方法制备Si1-x-yGexCy/Si材料的最佳条件.     

UHV/CVD外延生长SiGe/Si表面反应动力学

利用 Si H4 和 Ge H4 作为源气体 ,对 UHV/CVD生长 Si1- x Gex/Si外延层的表面反应机理进行了研究 ,通过 TPD、RHEED等实验观察了 Si( 1 0 0 )表面 Si H4 的饱和吸附、热脱附过程 ,得出 Si H4 的分解应该是每个 Si H4 分子的 4个 H原子全部都吸附到了 Si表面 ,Si H4 的吸附率正比于表面空位的 4次方 ,并分析了 Ge H4 的表面吸附机制 .在此基础上建立了 UHV/CVD生长Si1- x Gex/Si的表面反应动力学模型 ,利用模型对实验结果进行了模拟 ,二者符合得很好     

UHV/CVD外延生长SiGe/Si表面反应动力学

利用SiH4和GeH4作为源气体,对UHV/CVD生长Si1-xGex/Si外延层的表面反应机理进行了研究,通过TPD、RHEED等实验观察了Si(100)表面SiH4的饱和吸附、热脱附过程,得出SiH4的分解应该是每个SiH4分子的4个H原子全部都吸附到了Si表面,SiH4的吸附率正比于表面空位的4次方,并分析了GeH4的表面吸附机制.在此基础上建立了UHV/CVD生长Si1-xGex/Si的表面反应动力学模型,利用模型对实验结果进行了模拟,二者符合得很好.     

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     

Si1—x—yGexCy三元系材料的应变补偿特性

研究了Si1-x-yGexCy三元系材料的应变补偿特性,分析了固相外延方法制备的样品中注入离子的分布对应变补偿效果的影响,指出由于Ge和C的投影射程及标准偏差不同,二在各处的组分比并不恒定,存在着纵向分布,因此各处的应变补偿情况也不尽相同。利用高斯公式对不同位置的应变补偿效果进行了分析,得出了外延层中存在应变完全补偿区域时Ge、C的峰值浓度比NGe/Nc应满足一定的取值范围。通过制备不同C组分的样品对上述结论进行了验证,得出的结果与理论预言基本相符。     

Si1—yCy合金的固相外延生长及其特性

采用固相外延的方法在Ｓｉ（１００）衬底上生长了Ｃ组分为０．５ａｔＴ的Ｓｉ１－ｙＣｙ合金,并对合金的质量及特性进行了测试分析。     

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     

UHV/CVD生长SiGe/Si异质结构材料

以Si2H6和GeH4作为源气体,用UHV/CVD方法在Si(100)衬底上生长了Sil-xGex合金材料和Si1-xGex/Si多量子阱结构.用原子力显微镜、X光双晶衍射和透射电子显微镜对样品的表面形貌、均匀性、晶格质量、界面质量等进行了研究.结果表明样品的表面平整光滑,平均粗糙度为1.2nm;整个外延片各处的晶体质量都比较好,各处生长速率平均偏差为3.31％,合金组分x值的平均偏差为2.01％;Si1-xGex/Si多量子阱材料的X光双晶衍射曲线中不仅存在多级卫星峰,而且在卫星峰之间观察到了Pendellosung条纹,表明晶格质量和界面质量都很好;Si1-xGex/Si多量子阱材料的TEM照片中观察不到位错的存在.     

应变层Si1—x—yGexCy合金研究

本文综述了Ｓｉ１－ｘ－ｙＧｅｘＣｙ合金的研究进展，包括合金的应变补偿效应，微观结构，能带结构和光电特性等。     

Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性

研究了 Si1 - x- y Gex Cy 三元系材料的应变补偿特性 ,分析了固相外延方法制备的样品中注入离子的分布对应变补偿效果的影响 ,指出由于 Ge和 C的投影射程及标准偏差不同 ,二者在各处的组分比并不恒定 ,存在着纵向分布 ,因此各处的应变补偿情况也不尽相同 .利用高斯公式对不同位置的应变补偿效果进行了分析 ,得出了外延层中存在应变完全补偿区域时 Ge、C的峰值浓度比 NGe/ NC应满足一定的取值范围 .通过制备不同 C组分的样品对上述结论进行了验证 ,得出的结果与理论预言基本相符