图形衬底上应变SiGe/Si超晶格的结构及光致发光研究

本文研究了在Ｓｉ的图形衬底上生长应变ＳｉＧｅ／Ｓｉ超晶格的结构和其光致发光性质．图形衬底由光刻形成的类金字塔结构组成．发现在组成倒金字塔结构的（１１１）面的交界处有富Ｇｅ的ＳｉＧｅ量子线出现．对相同条件下图形衬底和平面衬底上的应变ＳｉＧｅ层的光致发光谱进行了比较,图形衬底上总的发光强度相对提高了５．２倍．认为这种提高同富Ｇｅ的ＳｉＧｅ量子线的产生相关．     

用Raman光谱分析MBE生长GexSi1-x膜的组分及应变

对ＭＢＥ生长的ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金膜用Ｒａｍａｎ光谱分析了其中的组分和应力，发现较厚的ＧｅＳｉ膜应变较小，说明随着膜厚的增加，合金膜内原子排列发生了弛豫。２０ｎｍ厚的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６样品经过ＲＨＴ处理（１０００℃、１０ｓ），应变减小为原始膜的１／４～１／５。说明退火后膜几乎被完全弛豫，同时引入大量的穿通位错缺陷。用退火前后２０ｎｍ样品制作了ＧｅＳｉ／Ｓｉ异质结内光发射红外探测器件。在７７Ｋ下测量，退火前样品的异质结反向电阻达５００ｋΩ以上，而退火后样品只有１ｋΩ左右，根本无法在７７Ｋ下工作。我们提出的方法可以同时确定膜的Ｇｅ组分及膜内应力，方法是非破坏性的。     

P型Si_（1－x）Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的计算

本文提出了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ价带结构的等价有效简并度模型．借助这个模型，计算了赝晶生长在（１００）Ｓｉ衬底上的Ｐ型Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层的重掺杂禁带窄变，发现当杂质浓度超过约２～３×１０１９ｃｍ－３后，它在某一Ｇｅ组分下得到极大值，而当掺杂低于此浓度时，它则随Ｇｅ组分的增加单调下降．与实验报道的对比证实了本模型的有效性．     

SiH＿4和GeH＿4生长SiGe合金的CVD反应研究

本文使用快速热处理超低压ＣＶＤ方法，通过分解ＳｉＨ４及ＧｅＨ４气体生长ＳｉＧｅ合金层．俄歇电子能谱被用来检测ＳｉＧｅ合金中Ｇｅ的组分和ＳｉＧｅ合金层的厚度．实验发现：随着生长温度的升高，ＳｉＧｅ合金中Ｇｅ原子的结合率增加到最大值，然后减小；ＳｉＧｅ合金的生长速率在随生长温度增加过程中存在一个最大值；同时Ｇｅ原子的结合还会导致ＳｉＧｅ合金中Ｓｉ原子淀积速率的上升．根据低温及低Ｇｅ组分下氢解吸几率的增加与高温高Ｇｅ组分下反应基团吸附几率的下降，本文对以上实验结果进行了解释．     

气态源分子束外延GeSi合金中的低温生长动力学研究

用气态源分子束外延（ＧＳＭＢＥ）法研究了ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金的低温（≤５００℃）生长动力学问题，所使用的源分别是乙硅烷和固态锗．在恒定的乙硅烷流量（４ｓｃｍ）Ｇｅ源炉温度（１２００℃）下，合金中的Ｇｅ组分ｘ随衬底温度的降低而升高；另一方面，当衬底温度（５００℃）和乙硅烷流量（４ｓｃｍ）保持恒定时，合金中的Ｇｅ组分ｘ最初随Ｇｅ源炉温度的升高而增大，当Ｇｅ源炉温度升高到一定值以上时，ｘ值不再随Ｇｅ源炉温度的升高而增大，而趋向于饱和在０．４５附近．基于乙硅烷及Ｈ原子在Ｓｉ原子和Ｇｅ原子表面上不同的吸附和脱附过程     

应变Si1—xGex层本征载流子浓度和有效态密度的解析计算

计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度。用解析方法研究了它们与Ｇｅ组分ｘ和温度Ｔ的依赖关系。发现随Ｇｅ组分ｘ的增加，导带和价带有效态密度随之快速减小，而本征载流子浓度却随之而近乎指数式地增加。而且，温度Ｔ越低，导带和价带有效态密度随Ｇｅ组分ｘ的增加而减小得越快，而本征载流子浓度上升得越快。同时还发现，具有大Ｇｅ组分ｘ的应变Ｓｉ－ｘＧｅｘ层，其用Ｓｉ相应参数归一化的导带和价     

As~＋注入Si_（1－x）Ge_x中应变弛豫的双晶X射线衍射研究

作者首次用Ｘ射线双晶衍射技术对注入Ａｓ＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３合金的晶格损伤消除和应变弛豫进行了研究，并与未注入ＡＳ＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３合金的应变弛豫进行了比较．结果表明，退火后，注入ＡＳ_的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ外延层中的应变分布不同于未注入ＡＳ＋的应变分布．对于未注入Ａｓ＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３样品，其Ｘ射线衍射峰的半宽度ＦＷＨＭ由于退火引起应变弛豫导致镶嵌结构的产生而展宽．对于注入Ａｓ＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３样品，９５０℃的快速退火过程可以有效地消除晶格损伤，使晶格得以恢复，且其退火后的     

应变异质结外延材料的缓冲层厚度与Frank－Read源的关系研究

基于能量最小近似模型，研究了应变异质结外延材料中，产生Ｆｒａｎｋ－Ｒｅａｄ源以释放失配应力所需ＧｅＳｉ合金缓冲层的厚度．对ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ进行了具体计算，其结果表明：产生Ｆｒａｎｋ－Ｒｅａｄ源时缓冲层厚度要比临界厚度大得多，Ｌｍｉｎ＝１３００Ａ是钉扎点间的最小距离．计算结果与ＬｅＧｏｕｅｓ等的实验结果相符．就作者所知，计算产生Ｆｒａｎｋ－Ｒｅａｄ源时ＧｅＳｉ合金缓冲层厚度的工作，以前未见报道．     

可调节势垒高度的Al／Si_（1—x）Gex肖特基接触

本文首次报道了Ａｌ／ｐ－Ｓｉ１－ｘＧｅｘ肖特基（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）接触的制备与电学性质．Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ应变外延层采用快速加热、超低压化学气相淀积方法生长．实验表明，改变Ｇｅ组分ｘ的大小可以调节肖特基势垒高度．随着Ｇｅ组分的增大，肖特基势垒高度降低，其降低值与Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层带隙的降低值相一致，界面上费米能级钉扎于导带下约０．４３ｅＶ处．文中还研究了ＳｉＧｅ合金层的应变弛豫以及Ｓｉ顶层对肖特基接触特性的影响．     

Zn1—xMnxSe／ZnSe应变超晶格的分子束外延生长及特性研究

用分子束外延方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上成功生长了高质量的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ／ＺｎＳｅ（ｘ＝０．１６，ｘ＝０．１４）超晶格结构，用Ｘ射线衍身 喇曼散射对其结构，应变分布以及光散射性能进行了研究，江超晶格的总厚度大于最度是格将完全弛豫至一个新的平衡晶格常数，此时在（１００）平面，ＺｎＳｅ阱层受到张应变，而Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ垒层受到压变应。从而，导致其喇曼光谱中，ＺｎＳｅ Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ垒     

应变p型Si1-xGex层中载流子冻析

本文用解析的方法研究了应变Ｐ型Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层中载流子冻析现象，研究发现，用Ｓｉ归一化的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ价带有效态密度、随ｘ的增加而减小，而且温度Ｔ越低，随Ｇｅ组份ｘ的增加而减少的速度越快，与Ｓｉ相比，常温下Ｇｅ组份ｘ几乎对电离 杂质浓度没有什么影响，而在低温下，随Ｇｅ组份ｘ的增加，电离杂质浓度随之增加，载流子冻析减弱，这对低温工作的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ器件有利。     

应变Si_（1－x）Ge_x层本征载流子浓度和有效态密度的解析计算

计算了应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层的本征载流子浓度及导带和价带有效态密度。用解析方法研究了它们与Ｇｅ组分ｘ和温度Ｔ的依赖关系。发现随Ｇｅ组分ｘ的增加，导带和价带有效态密度随之快速减小，而本征载流于浓度却随之而近乎指数式地增加。而且，温度Ｔ越低，导带和价带有效态密度随Ｇｅ组分ｘ的增加而减小得越快，而本征载流于浓度上升得越快。同时还发现，具有大Ｇｅ组分ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，其用Ｓｉ相应参数归一化的导带和价带有效态密度及它们的积对温度Ｔ的依赖关系弱，而具有小Ｇｅ组分ｘ的应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层，上述归一化参数对温度Ｔ的依赖关系强，这和目前仅有的文献［８］中，它们与温度依赖关系的定性研究结果相一致。     

应变致能带分裂对Si_（1－x）Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的影响

针对应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ的应变致能带分裂及重掺杂对裂值的影响，提出了多子双带结构的等价有效简并度模型和有关算法。模型中考虑了非抛物线能带结构。应用该模型，计算了赝形生长在（１００）Ｓｉ衬底上的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层的重掺杂禁带窄变，发现当掺杂超过一定浓度（对于ｐ型和ｎ型合金，该浓度分别约为１．９×１０１９ｃｍ－３和３．５×１０１９ｃｍ－３）后，它在某一Ｇｅ组分下得到极大值，而当掺杂低于这个浓度时，它则随Ｇｅ组分的增加单调下降。文中还将计算结果与其它未细致考虑应变致能带分裂因素的理论工作进行了比较。     

Si_（0．5）Ge_（0．5）合金的热氧化物的研究

利用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）、Ｘ光电子谱（ＸＰＳ）和俄歇电子能谱（ＡＥＳ）分析，研究了Ｓｉ０．５Ｇｅ０．５合金在１０００℃下湿氧化所生成的氧化物的特征．结果表明：这种氧化物为双层结构．靠近表面的一层为（Ｓｉ，Ｆｅ）Ｏｘ混合层，在其下面是纯的ＳｉＯｘ层，Ｇｅ被排斥并堆积在ＳｉＯｘ／Ｓｉ０．５Ｇｅ０．５界面附近．在本实验条件下，（Ｓｉ，Ｇｅ）Ｏｘ层的厚度约为２５００Ａ，它的形成时间不足５分种．当氧化的时间延长时，ＳｉＯｘ的厚度随之增加，但（Ｓｉ，Ｇｅ）Ｏｘ的厚度几乎不变．还发现：在这些氧化物中，Ｓｉ２ｐ和Ｇｅ３     

（ZnSe／Cdse）ZnSe／GaAs（001）多量子阱材料的X射线双晶衍

给出了通过测量３条Ｘ射线双晶衍射摇摆曲线计算多层外延材料各层成份、界面共格度及晶向偏角的方法，并对（ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ）ＺｎＳｅ／ＧａＡｓ（００１）多量子阱材料的结构、应变及界面进行了研究．结果表明：ＺｎＳｅ缓冲层与衬底之间的界面共格度接近干零，而多量子阱部分与缓冲层之间的界面接近完全共格，表明多量子阱结构有较好的结构完整性．缓冲层与衬底之间有晶向偏角，而多量子阱结构与缓冲层之间无晶向偏角．在复杂多量子阱材料的摇摆曲线上未见内周期的卫星衍射峰．多量子阱实际的生长厚度比设计厚度小２０％～３０％，说明生长过程中存在表面原子的逃逸，致使样品的不同部位存在组份、厚度的不均匀和局部的应变。还讨论了Ｘ射线衍射仪与双晶衍射仪在测定多量子阱结构时的差别．     

1.3μm和1.55μm Si_(1-x)Ge_x波长信号分离器与Si_(1-x)Ge_x/Si应变超晶格探测器的集成

对１．３μｍ和１．５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ波长信号分离器（ＷＳＤ）和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ应变超晶格（ＳＬＳ）红外探测器的集成结构进行了系统的分析和优化设计．优化结果为：（１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘＷＳＤ，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５．波导的脊高和腐蚀深度分别为３μｍ和２．６μｍ．对应于λ１＝１．３μｍ和λ２＝１．５５μｍ波长的波导脊宽分别为１１μｍ和８．５μｍ．（２）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／ＳｉＳＬＳ探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５．探测器的厚度为５５０ｎｍ，由２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５Ｇｅ０．５＋１７ｎｍＳｉ组成．     

As^＋注入Si1—xGex中应变驰豫的双晶X射线衍射研究

作者首次用Ｘ射线双晶衍射技术对注入Ａｓ＾＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３合金的晶格损伤消除和应变驰豫进行了研究，并与未注入Ａｓ＾＋的Ｓｉ０＼５７Ｇｅ０＼４３合金的应变驰豫进行了比较。结表明，退火后，注入Ａｓ＾＋的 Ｓｉ１－ｘＧｅｘ外延层中的应变分布不同于未注入Ａｓ＾＋的应变分布。对于注入Ａｓ＾＋的Ｓｉ０．５７Ｇｅ０．４３样品，其Ｘ射线衍射峰的半宽度ＦＷＨＭ由于退火引起应变驰豫导致镶嵌结构的产生而展宽。     

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．     

Ge_(0.4)Si_(0.6)/Si多量子阱与Ge/Si短周期超晶格样品中的深中心

用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了分子束外延生长的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱与Ｇｅ／Ｓｉ应变超晶格样品中深能级中心的性质．在两种样品中都观测到两个多数载流子中心和一个少数载流子中心．在Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱样品中深中心Ｅ２的能级位置为ＥＣ－０．３０ｅＶ,Ｅ３的能级位置为ＥＣ－０．２２ｅＶ．并且在正向注入下随着Ｅ２峰的消失观测到一个少数载流子峰ＳＨ１,其能级位置为ＥＶ＋０．６８ｅＶ．在Ｇｅ／Ｓｉ应变超晶格中,深中心Ｈ１的能级位置为ＥＶ＋０．４４ｅＶ,深中心Ｈ２的能级位置为ＥＶ＋０．２４ｅＶ     

（Ge）n／（Si）n应变层超晶格的电子结构

本文用ＬＣＡＯ－Ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ方法研究了应变层超晶格（ＳＬＳ）（Ｇｅ）ｎ／（Ｓｉ）ｎ（ｎ＝１，２）的电子结构。计算了超晶格体内和表面Ｇｅ、Ｓｉ的局域和分波态密度及其原子价。讨论了不同的ｎ对（Ｇｅ）ｎ／（Ｓｉ）ｎＳＬＳ电子结构的影响。我们发现超晶格表面存在表面态，表面退杂化。电子在超晶格界面处发生转移，并随ｎ的不同，转移量不同。