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SiGe层中本征载流子浓度的计算

采用解析的方法研究了应变Si_(1-x)Ge_x层中本征载流子浓度n_i与Ge组分x、温度T、掺杂浓度N的定量依赖关系;拟合了价带有效态密度公式和重掺杂禁带变窄公式。发现在一定掺杂浓度下,本征载流子浓度随Ge组分的增加而变大,并且本征载流子浓度增加的速度越来越快。在一定Ge组分下,本征载流子浓度随掺杂浓度的增加而变大。随着掺杂浓度的增加,本征载流子浓度的增长速度变得越来越缓慢。     

应变Si1—xGex层材料和Si／Si1—xGex器件物理参数模型

Ｓｉ／Ｓｉ１－ｘＧｅｘ异质结系统已成功地应用于高速数字、高频微波和光电器件中。对这些器件进行理解和分析时，往往受到应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ材料参数缺乏的制约。本文建立和给出了常温和低温下重要应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ层材料和Ｓｉ／Ｓｉ１－ｘＧｅｘ器件物理参数模型，对Ｓｉ／Ｓｉ１－ｘＧｅｘ异质结器件的理解、研究和设计有重要的实际意义。     

(111) Si基应变材料本征载流子浓度研究

在分析(111)Si基应变材料[应变Si/(111)Si1-xGex、应变Si1-xGex/(111)si]能带结构的基础上,获得了其态密度有效质量与应力及温度的理论关系,并在此基础上,进一步建立了300 K时(111) Si基应变材料与应力相关的本征载流子浓度模型.结果表明:应变Si/(111)Si1-xGex材料本...     

硅低温本征载流子浓度的计算

本文提出了低温区高精度的禁带宽度的表达式,获得了低温区本征载流子浓度的简明公式。考虑到禁带变窄效应的作用,本文导出了重掺杂硅中本征载流子浓度与温度和杂质浓度的关系式。与常温情况相比,低温下本征载流子浓度将随杂质浓度的上升更为剧烈地上升。     

p型Si1—xGex应变层中重掺杂禁带窄带的计算

针对应变Ｓｉ１－ｘＧｅｘ的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响，提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型，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带，发现当杂质浓度超过约２￣３×１０＾１９ｃｍ＾－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     

本征缺陷对（Ge）n／（Si）n应变层超晶格电子结构的影响

本文研究了（Ｇｅ）ｎ／（Ｓｉ）ｎ应变层超晶格（ＳＬＳ）中存在Ｇｅ或Ｓｉ空位时的性质。用Ｒｃｃｕｒｓｉｏｎ［’］方法计算了空位近邻原子的局域态密度（ＬＤＯＳ）和分波态密度（ＰＤＯＳ），计算了超晶格晶胞的总态密度，并得出了各原子的原子价．通过计算我们得出，空位附近原子在带隙中央存在缺陷电子态，空位区形成正电中心，且有空位与没有空位的薄层间存在局域的内建电场。     

p型重掺杂应变Si1-xGex层中少子常温和低温行为

采用解析的方法计算了少数载流子浓度与Ge组分x、温度T以及掺杂浓度N的关系。发现常温时,在同一掺杂浓度下,少子浓度随Ge组分的增加而增大,其增加的速度越来越快;在同一Ge组分下,少子浓度随掺杂浓度的增加而减少,其减少的速度越来越慢。低温下,在考虑杂质不完全电离的同时,对由非简并情形向简并情形过渡的杂质电离出来的空穴浓度进行了修正,发现在同一Ge组分下,少子浓度随掺杂浓度的增加而增大,其增加的速度变得越来越快。同一掺杂浓度下,少子浓度随Ge组分的增加而增大,其增加的速度,轻掺杂时增加的较慢,重掺杂时增加得越来越快。     

应变Si(100)态密度模型

应变Si技术是当前微电子领域研究发展的热点和重点,态密度是其材料的重要物理参量。基于应变Si/(100)Si1-xGex能带结构和载流子有效质量模型,获得了导带底电子和价带顶空穴态密度有效质量,并在此基础上建立了其导带底和价带顶附近态密度模型。该模型数据量化,可为应变Si/(100)Si1-xGex材料物理的理解及其他物理参量模型的建立奠定重要的理论基础。     

Si1—xGex合金的浅杂质光电导谱

在４．２－５０Ｋ温度范围内研究了直拉法生长的富含Ｓｉ的Ｓｉ１－ｘ－Ｇｅｘ合金的浅杂质光电导谱，首次观察到了锗硅合金中从硼受主杂质基态到ｐ３／２价带的光电离跃迁过程及硼受主杂质的自旋－轨道分裂带相联系折光电导过程，并由此确定了硼杂质的电离能。     

CVD生长Si基Si1-x-yGexCy合金层应变的研究

用Raman谱和AES能谱分析了用RTP/VLP-CVD方法生长在Si衬底上的SiGeC合金外延薄膜的应变。结果表明:用RTP/VLP-CVD方法生长的SiGeC合金中掺入的C呈间隙原子或替位原子的形式分布,其中大部分为间隙原子,少量为替位C原子,但是替位C原子的存在有效地调节了SiGeC合金层的应变;另外由于采用乙烯做C源,生长温度较高也使SiGeC合金层的应变部分被弛豫。由于C的掺入,Si基上生长SiGeC合金的应变和相同Ge含量的SiGe合金相比较大大减小,临界厚度大大增加,有利于在Si衬底上生长出达到一定厚度的更高质量的族元素合金半导体材料。     

应变p型Si1—xGex层中补偿浅能级杂质的低温陷阱效应

研究了ｐ型Ｓｉ１－ｘＧｅｘ应变层中补偿浅能级杂质（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ）的低温陷阱效应。研究发现，１）三种补偿浅能杂质Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ相比较，Ｓｂ的陷阱效应最小，Ａｓ的最大；２）Ｇｅ组份ｘ越大，低温陷阱效应越小；３）补偿浅能级杂质浓度ＮＤ越大，低温陷阱效应越显著，温度越低，陷阱作用越明显。     

用费米-狄拉克统计法计算Hg_(1-x)Cd_xTe本征载流子浓度

用费米-狄拉克统计法计算Hg_(1-x)Cd_x Te本征载流子浓度,以前是用玻耳兹曼统计法计算的。用玻耳兹曼统计法计算只限于组分x≥0.20的Hg_(1-x)Cd_xTe,而对于窄带隙组分x<0.20并不适用。我们使用下面两种方法改进现有计算:用组分和温度相关动量矩阵元的平方(这是对Kane的k·p理论的补充)和对除了Kane的理论所固有的那些近似值以外的能带结构不取近似值。我们发现,使用这两种统计法计算x≥0.20的结果都非常一致。我们还把计算结果与Hansen和Schmit的计算结果进行比较,发现在0.15≤x<0.40范围内十分一致。     

本征α—Si：H中隙态的时间常数及俘获截面

制成一批本征α－Ｓｉ：Ｈ的金属－绝缘体－半导体结构；用高精度密差分电容谱仪测量了这种结构在５０℃时的电容，电导谱，通过修正获得了由隙态决定的电导并求得了隙态俘获电子的时间常数及截面。     

重掺杂P型Si—xGex层中少数载流子浓度的低温特性

考虑了重掺杂引起的禁带变窄效应,建立起少数载流子室温和低温模型,并进行了定量的计算。研究发现,ｐ－Ｓｉ１－ｘＧｅｘ中的少子浓度随ｘ的增加而增加。在重掺杂条件下,常温时,少子浓度随杂质浓度的上升而下降;而低温时,少子浓度却随杂质沈度的上升而上升。     

p型Si_(1-x)Ge_x应变层中重掺杂禁带窄变的计算

针对应变Si_(1-x)Ge_x的应变致价带分裂和重掺杂对裂值的影响,提出了该合金价带结构的等价有效简并度模型。模型中考虑了非抛物线价带结构。应用这个模型,计算了赝晶生长在<100>Si衬底上的p型Si_(1-x)Ge_x应变层的重掺杂禁带窄变,发现当杂质浓度超过约2～3×10~(19)cm~(-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。