GSMBE生长的用于研制HBT的SiGe/Si异质结材料

用GSMBE法生长了Si/SiGe/Si异质结构材料．采用双台面结构制造了SiGe/Si NPN异质结晶体管．在发射结条宽为4μm,面积为4μm×18μm的条件下,其共发射极直流放大倍数为75,截止频率为20GHz．给出了结构设计、材料生长和器件制作工艺．     

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.     

磁控溅射的Ge/Si异质结构在退火过程中的Raman光谱研究

用Raman光散射的方法,研究了磁控溅射技术制备的Ge/Si系列异质材料在退火过程中的再生长情况,对不同的样品进行结构变化分析.实验结果显示:Ge/Si异质材料在退火过程中的再生长受生长态条件限制,异质材料的最初生长情况决定了其在退火处理后的结构形态.     

GeSi/Si异质结红外摄像器

论述了单片 5 12× 5 12像素的 Ge Si/Si异质结红外摄像器。它的工作原理和 Pt Si/Si肖特基势垒红外摄像器一样。制造 Ge Si/Si异质结采用分子束外延法 ,在 Si片上生长 Ge Si膜。该膜有理想的应力。文章评价了 Ge成份、掺杂浓度、Ge Si膜厚和光谱响应的关系。研究表明器件的最佳工作波长为 8～ 12μm。     

Si/Ge异质结构的生长与特性

<正> 近年来,由Ge,Si这两种晶格失配(4.2％)材料组成的Ge/Si异质结构与Ge/Si应变超晶格,由于共具有重要的科学与技术价值,受到了人们高度重视。分子束外延(MBE)技术已成功地用于生长Ge/Si异质结构和超薄Ge/Si超晶格以及GexSi1-x/Si超晶格。化学汽相淀积技术(CVD)与MBE相比,除了设备简单、价格便宜外,对于Ge,Si外延来说,还便于与现有的硅大规模集成工艺技术相结合,使之更富有实用性。近期已有报道用CVD技术生长GexSi1-x/Si异质结构。     

金属Ni诱导横向晶化Ge纳米点/Si多层异质薄膜的特性

研究了利用低压化学气相沉积(LPCVD)和金属诱导横向结晶技术制备高密度Ge/Si量子点多层异质结构.首先在SiO2/Si(100)衬底上LPCVD生长了高密度Ge/a-Si量子点多层结构,然后在较低温度下(低于550℃),利用金属Ni诱导多层结构中的a-Si层横向结晶制备出高质量的Ge/Si量子点超晶格结构.通过光学显微镜、电子显微镜和显微喇曼光谱等手段测量研究表明,与单一a-Si系统的金属Ni诱导相似,该多层结构中的各α-Si层退火后也具有(110)择优取向,同时晶粒的直径较大,约在4～5μm左右.Ge点中的应力状态的变化揭示出诱导结晶后形成高质量的晶态Si与Ge纳米点界面.     

金属Ni诱导横向晶化Ge纳米点/Si多层异质薄膜的特性

研究了利用低压化学气相沉积(LPCVD)和金属诱导横向结晶技术制备高密度Ge/Si量子点多层异质结构.首先在SiO2/Si(100)衬底上LPCVD生长了高密度Ge/a-Si量子点多层结构,然后在较低温度下(低于550℃),利用金属Ni诱导多层结构中的a-Si层横向结晶制备出高质量的Ge/Si量子点超晶格结构.通过光学显微镜、电子显微镜和显微喇曼光谱等手段测量研究表明,与单一a-Si系统的金属Ni诱导相似,该多层结构中的各α-Si层退火后也具有(110)择优取向,同时晶粒的直径较大,约在4～5μm左右.Ge点中的应力状态的变化揭示出诱导结晶后形成高质量的晶态Si与Ge纳米点界面.     

采用高真空 /快速热处理 /化学气相淀积外延SiGe HBT结构

采用新近研制的高真空 /快速热处理 /化学气相淀积 (HV/ RTP/ CVD)系统生长了应变 Si Ge材料 .通过仔细设计的处理过程可以得到器件质量的材料 .Ge组分可以变化至 0 .2 5 ,可以得到控制良好的 n型和 p型掺杂层 ,适用于异质结双极型晶体管 (HBT)的制作 .研究了 Si Ge HBT的 n- Si/ i- p+ - i Si Ge/ n- Si结构 .所制作出的微波 HBT性能良好 ,证明了设备和工艺的水平     

Si/SiGe PMOS器件的模拟优化设计与样品研制

通过理论分析与计算机模拟 ,给出了以提高跨导为目标的 Si/ Si Ge PMOSFET优化设计方法 ,包括栅材料的选择、沟道层中 Ge组分及其分布曲线的确定、栅氧化层及 Si盖帽层厚度的优化和阈值电压的调节 ,基于此已研制出 Si/ Si Ge PMOSFET器件样品 .测试结果表明 ,当沟道长度为 2μm时 ,Si/ Si Ge PMOS器件的跨导为 45 m S/ mm(30 0 K)和 92 m S/ mm (77K) ,而相同结构的全硅器件跨导则为 33m S/ mm (30 0 K)和 39m S/ m m (77K) .     

Ge/SiGe异质结构肖特基源漏MOSFET

制备了氧化铪(HfO2)高k介质栅Si基Ge/SiGe异质结构肖特基源漏场效应晶体管(SB-MOSFET)器件,研究了n型掺杂Si0.16Ge0.84层对器件特性的影响,分析了n型掺杂SiGe层降低器件关态电流的机理。使用UHV CVD沉积系统,采用低温Ge缓冲层技术进行了材料生长,首先在Si衬底上外延Ge缓冲层,随后生长32 nm Si0.16Ge0.84和12 nm Ge,并生长1 nm Si作为钝化层。使用原子力显微镜和X射线衍射对材料形貌和晶体质量进行表征,在源漏区沉积Ni薄膜并退火形成NiGe/Ge肖特基结,制备的p型沟道肖特基源漏MOSFET,其未掺杂Ge/SiGe异质结构MOSFET器件的空穴有效迁移率比相同工艺条件制备的硅器件的高1.5倍,比传统硅器件空穴有效迁移率提高了80%,掺杂器件的空穴有效迁移率与传统硅器件的相当。     

Si_(1-X)Ge_X/Si红外光电探测器

本文报导了用两种缓冲层生长技术研制的 Si1- XGe X/ Si异质结 pin型红外探测器。其波长范围为0 .70～ 1.5 5 μm,峰值波长为 0 .96～ 1.0 6 μm,暗电流密度低达 0 .0 3μA/ mm2 ( - 2 V) ,在 1.30 μm处的响应度高达 0 .15 A/ W( - 5 V) ;讨论了 Ge组分、外延层厚度、偏置电压等对探测器参数的影响     

P-Ge_(0.05)Si_(0.95)/P-Si异质结的I-V特性和光响应

在P型（100）Si衬底上，采用MBE法生长一层厚约2．5μm的P-Ge0.05Si0.95，形成P-GeSi／P－Si异质结。测试了它的I一V特性，并用双肖特基二极管模型进行了分析，两者大体符合。测试还发现，在白光强度和爱光面积相同的情况下，P－Ge0.05Si0.95／P－Si异质结的光响应电流是SiPIN结构的7-8倍。     

Si基Ge波导共振腔增强型光电探测器的制备和特性研究

采用低温缓冲层技术,在硅(Si)衬底上生长了质量 优良的锗(Ge)薄膜。Ge层受到由于Si和Ge热膨胀系数不同引入张应变,大小约为0. 16%。以 外延的Ge层作为吸收区,前后以Ge/空气作为分布布拉格反射镜(DBR),在Si基上制备波导共 振腔增强 型(RCE)光电探测器。测试表明,器件在－1V偏压下,暗电流密度为14.9mA/cm²;在零偏压下, 器件的响应光谱在1.3~1.6μm波长范围内观察到4个共振增强峰,分 别位于1.35、 1.50μm,光响应波长范围扩展到1.6μm以上,采用传输矩阵法模拟的 响应光谱与实验测得结果近似吻合;在1.55μm入射光的照射下,测 得光响应度为21.4mA/W。     

Si基Ge薄膜共振腔增强型光电探测器的设计与模拟

设计了Si衬底上Ge薄膜共振腔增强型光电探测器的器件结构,理论计算了上下反射镜Si/Si O2的对数、吸收区Ge薄膜的厚度、有源区面积等参数对器件的外量子效率、带宽等性能的影响。当器件上下反射镜Si/Si O2的对数分别为2和3,Ge薄膜的厚度为0.46μm,器件的台面面积小于176μm2时,探测器在中心波长1.55μm处的外量子效率达到0.64,比普通结构提高了30倍,同时器件的带宽达到40 GHz。     

Si基Ge外延薄膜材料发光性能研究进展

理论和实验研究表明,在一定的应变和掺杂浓度下,Si基外延Ge薄膜能实现1.55μm光通信波段的直接带隙发光。讨论了Si基外延Ge材料的生长技术及其能带结构,结合本小组近年来在该领域所取得的成果,介绍了国内外各研究机构对Ge薄膜发光材料和器件的研究进展,展望了未来的发展趋势。     

Si1-xGex/Si应变材料的生长及热稳定性研究

利用分子束外延（MBE）技术生长了Ge组份为0.1-0.46的Si1-xGex外延层。X射线衍射线测试表明，SiGe/Si异质结材料具有良好的结晶质量和陡峭界面，其它参数与可准确控制。通过X射线双晶衍射摆曲线方法，研究了经700℃、800℃和900℃退火后应变SiGe/Si异质结材料的热稳定性。结果表明，随着退火温度的提高，应变层垂直应变逐渐减小，并发生了应变弛豫，导致晶体质量退化；且Ge组分越小，Si1-xGex应变结构的热稳定性越好；室温下长时间存放的应变材料性能稳定。     

深亚微米应变SiGe沟PMOSFET特性模拟

为研究深亚微米尺度下应变 Si Ge沟改进 PMOSFET器件性能的有效性 ,运用二维数值模拟程序MEDICI模拟和分析了 0 .1 8μm有效沟长 Si Ge PMOS及 Si PMOS器件特性。Si Ge PMOS垂直方向采用 Si/Si Ge/Si结构 ,横向结构同常规 PMOS,N+ -poly栅结合 P型δ掺杂层获得了合理阈值电压及空穴局域化。研究表明 ,经适当设计的 Si Ge PMOS比对应 Si PMOS的 IDmax、gm、f T均提高 1 0 0 %以上 ,表明深亚微米尺度 Si Ge沟PMOSFET具有很大的性能提高潜力     

垂直入射Si_(0.7)Ge_(0.3)/Si多量子阱光电探测器

报道了正入射Si0.7Ge0.3/Si多量子阱结构光电探测器的制作和实验结果.测试了它的光电流谱和量子效率.探测器的响应波长扩展到了1.3μm以上波段.在1.3μm处量子效率为0.1%.量子效率峰值在0.95μm处达到20%.     

垂直入射Si0.7Ge0.3/Si多量子阱光电探测器

报道了正入射Si0.7Ge0.3/Si多量子阱结构光电探测器的制作和实验结果.测试了它的光电流谱和量子效率.探测器的响应波长扩展到了1.3μm以上波段.在1.3μm处量子效率为0.1%.量子效率峰值在0.95μm处达到20%.