MBE-GaAs/Si材料应变层的调制光谱研究

本文采用光调制反射光谱(PR),双晶衍射(DCRD),光荧光激发光谱(PL)等技术研究了MBE-GaAs/Si异质结材料GaAs层的应变情况,以及从不同温度快速热退火后GaAs/Si(PR)谱的变化可看出GaAs外延层应变随退火温度增大而增大,GaAs能隙则随之下降,考虑到应力随温度变化因素后这些不同的测试方法所得的结论与(PR)谱结果基本一致。因此用室温光反射调制光谱对于检测室温下GaAs/Si材料的质量,剩余应力等是方便而有力的方法。     

C离子注入Si中Si-C合金的形成及其特征

利用离子注入和高温退火的方法在Si中生长了C含量为0.6%—1.0%的Si1-xCx合金,研究了注入过程中产生的损伤缺陷、注入C离子的剂量及退火工艺对合金形成的影响,探讨了合金的形成机理及合金产生的应变分布的起因．如果注入的C离子剂量小于引起Si非晶化的剂量,退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇,难于形成Si1-xCx合金,而预先利用Si离子注入引进损伤有利于Si1-xCx合金的形成;但如果注入的C离子可以引起Si的非晶化,预先注入产生的损伤缺陷不利于Si1-xCx合金的形成．与慢速退火工艺相比,快速热退火工艺有利于Si1-xCx合金的形成．离子注入的C原子在空间分布不均匀,退火过程中将形成应变不同的Si1-x-Cx合金区域．     

Si离子注入和退火温度对GaN黄光的影响

对光致发光谱中无黄光和有强黄光的两组GaN样品作了Si离子注入 ,研究了Si离子注入及退火温度对其黄光的影响 .当退火温度升高时 ,不管是哪一组样品 ,其黄光强度和黄光强度与带边发光带强度之比都是增强的 .无黄光的GaN样品在注入Si离子并经退火后出现明显的黄光 ;而有强黄光的GaN样品经相同处理后 ,其黄光强度较原生样品大大降低 .实验结果表明离子注入加上适当退火会在GaN中引入与黄光有关的深受主缺陷从而使黄光强度增加 ,此外 ,在离子注入过程中GaN表面不仅可以吸附离子注入引入的点缺陷 ,而且还能够吸附GaN中原有的与黄光有关的点缺陷 ,这种吸附作用随离子注入剂量增加而变强 .     

硼离子注入硅的剖面分布

本文研究了硼离子注入硅的载流子浓度分布.实验表明,载流子浓度分布可以近似用线性扩散方程的解来描述.因此,通过结深的实验值得到了一套随注入剂量,退火温度和时间变化的扩散系数.用这套扩散系数又可以计算出能量 40-400keV,剂量5×10~(13)-1×10~(15)cm~(-2),退火温度900℃-1100℃,退火时间15分-2 小时这个范围内的载流子浓度分布.     

离子注入技术在单晶硅太阳电池上的应用

采用Silvaco-TCAD仿真软件模拟了在一定注入能量下离子注入剂量、退火温度和时间对太阳电池表面方块电阻和结深的影响,并通过离子注入机和高温退火炉进行了实验验证。实验结果表明,当离子注入剂量为7×10~(14 )cm~(-2)、注入能量为10 keV、退火时间为20 min、退火温度为870～890℃时,电池表面方块电阻超过130Ω/□,均匀性良好,结深可达0.6μm。当离子注入剂量小于7×10~(14 )cm~(-2)时,方块电阻值过大,且均匀性较差。均匀性良好的高方块电阻可有效降低电池表面的少子复合,进而有助于提升电池效率。     

InAs/GaSb II类超晶格材料的Si离子注入研究

II类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测,而通过离子注入实现横向PN结,一方面材料外延工艺简单,同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运,且易于制作高密度平面型阵列。本文利用多种材料表征技术,研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb II类超晶格材料性能的影响。研究通过Si离子注入,外延材料由P型变为N型,超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变,晶格常数变大,且失配度随着注入能量的增大而增大,注入前失配度为-0.012%,当注入能量到200 keV时,失配度达到0.072%,超晶格部分弛豫,弛豫程度为14%,而在300 °C 60 s退火后,超晶格恢复完全应变状态,且晶格常数变小,这种张应变是退火引起的Ga-In相互扩散以及Si替位导致的晶格收缩而造成的。     

应变Si沟道CMOS中的离子注入工艺

为避免应变Si沟道(Strained Si channel)CMOS工艺中的高温过程,通过选择合适的离子注入能量和剂量,采用快速热退火(RTP)工艺,制备出适合做应变Si沟道CMOS的双阱及源漏.霍尔测试得表面电子迁移率为1117cm2/V·s,载流子激活率为98%;原子力显微镜测试表明应变Si表面RMS为110 nm;XRD测试虚拟衬底SiGe弛豫度达96.41%;源漏结击穿电压为43.64V.     

As+/N2+组合离子注入Si的损伤退火及杂质浓度分布

采用双晶X射线衍射仪测量了相同注入能量、不同注入剂量的As+/N2+组合离子注入Si的衍射曲线,借助X射线衍射的运动学理论和离子注入的多层模型,对衍射曲线进行拟合,得到了晶格应变随注入深度的分布及辐射损伤分布.在500～900℃下进行等时热退火,对辐射损伤经退火的晶格恢复进行了研究.用LSS理论计算了同样注入条件下的杂质浓度分布,并对二者进行了比较分析.     

多变量离子注入型量子阱混杂效应

为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10^14 ion/cm2,注入能量为600keV,750℃二次退火150s时获得最大蓝移量116nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。     

In离子掩模注入GaAs(001)衬底的均匀有序纳米团簇的形成和扩散

离子注入技术是一种重要的制备低维量子结构的方法,它能通过精确控制注入能量、剂量以及注入温度等形成有序纳米团簇.我们利用有序的阳极氧化铝模板作为掩模板在GaAs(001)衬底上进行In离子选择性注入以及快速热退火,获得了均匀有序的纳米团簇,采用原子力显微镜研究了量子点随温度变化的形貌变化特征,观察到注入吸附原子在衬底的扩散随温度变化而加快,退火温度达到680℃时,沿[110]方向的扩散要比[110]方向扩散快,而且呈现各向异性.     

In离子掩模注入GaAs(001)衬底的均匀有序纳米团簇的形成和扩散

离子注入技术是一种重要的制备低维量子结构的方法,它能通过精确控制注入能量、剂量以及注入温度等形成有序纳米团簇.我们利用有序的阳极氧化铝模板作为掩模板在GaAs(001)衬底上进行In离子选择性注入以及快速热退火,获得了均匀有序的纳米团簇,采用原子力显微镜研究了量子点随温度变化的形貌变化特征,观察到注入吸附原子在衬底的扩散随温度变化而加快,退火温度达到680℃时,沿[110]方向的扩散要比[110]方向扩散快,而且呈现各向异性.     

用背散射测量砷注入单晶硅中的浓度分布

将能量为150KeV、剂量为10~(14)～17~(17)/cm~2的砷离子注入(100)P型单晶硅,用～1.8MeV的He~ 束对注入砷的单晶硅进行背散射测量。讨论不同剂量和不同退火条件对砷在硅中浓度分布的影响。结果表明:R_P值随注入剂量的增加而逐渐减少,当剂量>5×10~6离子/cm~2时,变化更为显著。当热退火温度低于950℃时,砷的分布改变不明显,温度>1000℃时,分布曲线便偏离高斯分布。     

As~+/N_2~+组合离子注入Si的损伤退火及杂质浓度分布

采用双晶X射线衍射仪测量了相同注入能量、不同注入剂量的As+ / N2 + 组合离子注入Si的衍射曲线,借助X射线衍射的运动学理论和离子注入的多层模型,对衍射曲线进行拟合,得到了晶格应变随注入深度的分布及辐射损伤分布.在5 0 0～90 0℃下进行等时热退火,对辐射损伤经退火的晶格恢复进行了研究.用L SS理论计算了同样注入条件下的杂质浓度分布,并对二者进行了比较分析     

大束流离子注入形成CoSi2/Si肖特基结电学特性

文中研究了使用大束流金属离子注入形成的CoSi2/Si肖特基结的特性。肖特基结由离子注入和快速热退火两步工艺形成。Co离子注入剂量为3×1017ion/cm2,注入电压25kV。快速热退火温度为850°C,时间为1min。应用I-V和C-V测量进行参数提取。I-V分析得到势垒高度约为0.64eV,理想因子为1.11,C-V分析得到势垒为0.72eV。最后依据实验结果对工艺提出了改进意见。     

磷（P31^＋）注入Si的快速退火电特性

本文报告了P_(31)~+离子注入Si中快速退火的电特性研究结果。采用高精度四探针测量了P_(31)~+注入层在不同注入剂量下,薄层电阻与退火温度和退火时间的关系。采用自动电化学测量仪PN-4200,测量了P_(31)~+离子注入Si中的载流子剖面分布。     

延续摩尔定律的新材料——应变Si

介绍了应变Si材料的需求背景和必要性.阐述了在MOS器件中使用衬底致双轴应变后器件性能的改善,在总结了与工艺致单轴应变相比衬底致双轴应变的不足以及工艺致单轴应变的优势之后,讲述了基于SiGe源漏和基于双应力线的两种工艺致单轴应变技术及其对MOS器件性能的提高.简单介绍了国际上近年来对应变Si材料与器件的研究发展状况和应变Si技术达到的各种水平,以及国内对应变Si的研究状况,并对应变Si技术的使用优势和应用前景做了简单分析.     

硅晶体中离子注入应力的红外光弹性测量及研究

根据光弹性原理,利用红外光弹性测量系统,采用Senarmont补偿法,对离子注入工艺应力进行了测量。对离子注入工艺应力、退火后应力、应力的分布、应力随剂量和表面浓度的变化进行了研究。     

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.     

平面型RTD制作过程中的两个关键工艺

采用n GaAs衬底和自对准B离子注入技术制作了平面型共振隧穿二极管,深入讨论其制作过程中几个关键问题,包括离子注入能量与剂量的选择、RTD负阻区表观正阻现象等,并系统地研究了快速合金工艺温度和时间对于制作良好欧姆接触和消除负阻区表观正阻的影响.结果表明对于所选材料,离子注入能量为130 keV,剂量为4×1013/cm2,退火温度为380℃持续60 s可得到特性较好的PRTD器件,该器件的制作为RTD的应用打下良好基础.     

C离子注入Si中Si-C合金的形成及其特征

利用离子注入和高温退火的方法在 Si中生长了 C含量为 0 .6 %— 1.0 %的 Si1 - x Cx 合金 ,研究了注入过程中产生的损伤缺陷、注入 C离子的剂量及退火工艺对合金形成的影响 ,探讨了合金的形成机理及合金产生的应变分布的起因 .如果注入的 C离子剂量小于引起 Si非晶化的剂量 ,退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与 C原子结合形成缺陷团簇 ,难于形成 Si1 - x Cx 合金 ,而预先利用 Si离子注入引进损伤有利于 Si1 - x Cx 合金的形成 ;但如果注入的C离子可以引起 Si的非晶化 ,预先注入产生的损伤缺陷不利于 Si1 - x Cx 合金的形成 .与慢速退火工艺相比 ,快速