Si_（1－x）Ge_x／Si定向耦合器的研制

在运用ＳｉＧｅ脊形波导单模条件和有效折射率法分析ＳｉＧｅ／Ｓｉ定向耦合器结构参数的基础上，采用分子束外延和各向异性腐蚀技术制备出Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ（ｘ＝０．０５）单模定向耦合器．在波长为１．３μｍ时，平均串音小于－１８．１ｄＢ，输出功率耦合效率达到９８．１％     

Si_（1—x）Gex／Si应变层超晶格的结构稳定性研究

利用喇曼散射谱研究了Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ合金型超晶格的结构热稳定性．对超晶格中折叠声学模和各类光学模的散射谱所作的定量分析表明：在８００℃下退火１０分钟，超晶格中由于原子互扩散引起的界面展宽已经非常严重；相比之下，晶格弛豫的大小与材料的生长条件有关．对较低温度（４００℃）下生长的超晶格，晶格弛豫量并不大，仅为１６％．同时，我们也从理论上证实并且在实验上观察到：折叠声学模的带隙随超晶格界面展宽而减小．     

Si(001)斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长

研究了Si(001)面偏[110]方向6°斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长.实验结果表明,在Si(001)6°斜切衬底上固相外延生长Ge量子点的最佳退火温度为640℃,在斜切衬底上成岛生长的临界厚度低于在Si(001)衬底成岛生长的临界厚度,6°斜切衬底上淀积0.7nm Ge即可成岛,少于Si(001)衬底片上Ge成岛所需的淀积量.从Ge量子点的密度随固相外延温度的变化曲线,得到Ge量子点的激活能为1.9eV,远高于Si(111)面上固相外延Ge量子点的激活能0.3eV.实验亦发现,在Si(001)斜切衬底上固相外延生长的Ge量子点较Si(001)衬底上形成的量子点的热稳定性要好.     

Ge_（0．5）Si_（0．5）／Si应变层超晶格材料退火稳定性的X射线双晶衍射研究

本文通过Ｘ射线双晶衍射和计算机模拟摇摆曲线方法研究了在Ｓｉ（００１）上生长的ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ（ｘ≈０．４６）应变层超晶格在不同退火条件下的稳定性和结构变化，结果表明：在退火过程中，应变层发生了应变弛豫，其弛豫时间常数与退火温度有关，弛豫的激活能为０．５５ｅＶ．同时，退火过程中超晶格的层与层之间发生了互扩散，直至为均一成份的合金层，平均扩散激活能为２．７ｅＶ，９５０℃时的扩散系数ＤＴ＝９５０℃＝１．１e－２０ｍ２／ｓ．在退火过程中外延层的晶体完整性明显下降．     

用分子束外延在多孔硅衬底上外延单晶硅来实现SOI结构

用 HF溶液对单晶Si片进行阳极化处理,形成多孔 Si.将多孔Si衬底放入超高真空室在小剂量的Si原子束辐照下进行加热处理,在较低温度下(725—750℃)获得了清洁有序的表面.用分子束外延在多孔Si上生长了1-2μm的单晶Si膜,其卢瑟福背散射沟道产额极小X_(min)<3％,表明外延膜的单晶性能良好.SOI结构已通过随后的侧向氧化多孔Si层获得.     

在Ge和SiGe复合缓冲层上生长高质量Ge／Si超晶格

利用Ｇｅ的三维生长特性和迅速弛豫，在Ｓｉ衬底上形成有一定高度的岛状Ｇｅ层，继续生长不到２００ｎｍＳｉＧｅ合金就可获得较高质量的缓冲层．这种很薄的缓冲层已用于生长Ｇｅ／Ｓｉ短周期超晶格．超晶格的优良性能表明Ｇｅ岛技术是生长配晶体的有效方法．薄的外延厚度和低的工艺温度与集成电路工艺是完全相容的．     

硼原子对Si(100)衬底上Ge量子点生长的影响

研究了硼原子对 Si( 1 0 0 )衬底上 Ge量子点自组织生长的影响 .硼原子的数量由 0单原子层变到 0 .3单原子层 .原子力显微镜的观察表明 ,硼原子不仅对量子点的大小 ,而且对其尺寸均匀性及密度都有很大影响 .当硼原子的数量为 0 .2单原子层时 ,获得了底部直径为 60± 5nm,面密度为 6× 1 0 9cm- 2 ,且均匀性很好的 Ge量子点 .另外 ,还简单讨论了硼原子对 Ge量子点自组织生长影响的机制 .     

分子束外延中硅衬底热应力产生缺陷的研究

本文报道了由表面形貌观测、X射线双晶衍射、喇曼光谱、透射电镜及深能级解态谱对硅分子束外延中硅衬底在热处理过程中由于热应力、重力等影响导致缺陷产生的研究.由于衬底温度梯度导致样品表面存在位错滑移线,在衬底与外延层界面有着高密度的位错网络,在高的温度梯度区有晶粒间界及多晶存在,并伴有扭曲和不平整,在样品中央部份生长状态较好的锗硅合金层超晶格有部份应变会弛豫而转化为失配位错,这严重影响锗硅超晶格的质量.采用新结构的石英样品座改善了样品温度均匀性,并消除外加应力的影响,己可生长出高质量的锗硅超晶格.     

Co、Ti／Si_（1－x）Ge_x薄膜快速退火固相反应结构和组分研究

本文首次研究金属Ｃｏ与分子束外延Ｓｉ１－ｘＧｅｘ单晶薄膜快速热退火（ＲＴＡ）固相反应，并对比了ＣＯ、Ｔｉ与ＳｉＧｅ固相反应时不同的反应规律实验采用ＲＢＳ、ＡＥＳ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等分析和测试手段对样品的组分和结构等薄膜特性进行检测．实验发现，Ｃｏ／Ｓｉ０．８Ｇｅ０，２在６５０℃热退火后形成组分为Ｃｏ（Ｓｉ０，９Ｇｅ０．１）的立方晶系结构，薄膜具有强烈择优取向；９００℃处理温度，有ＣｏＳｉ２形成，同时Ｇｅ明显地向表面分凝．ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｓｉ０．８Ｇｅ０．２固相反应时，８５０℃处理可以形成Ｔｉ（Ｓｉ１－ｙＧｅｙ     

Si(001)斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长

研究了Si(001)面偏[110]方向6°斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长.实验结果表明,在Si(001)6°斜切衬底上固相外延生长Ge量子点的最佳退火温度为640℃,在斜切衬底上成岛生长的临界厚度低于在Si(001)衬底成岛生长的临界厚度,6°斜切衬底上淀积0.7nm Ge即可成岛,少于Si(001)衬底片上Ge成岛所需的淀积量.从Ge量子点的密度随固相外延温度的变化曲线,得到Ge量子点的激活能为1.9eV,远高于Si(111)面上固相外延Ge量子点的激活能0.3eV.实验亦发现,在Si(001)斜切衬底上固相外延生长的Ge量子点较Si(001)衬底上形成的量子点的热稳定性要好.