生长在Ge_xSi_（1－x）（001）衬底上的量子阱Si／Ge_xSi_（1－x）的电子能带结构

根据电子能带的畸变势常数计算了生长在ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１）衬底上的量子阱Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ的电子势垒高度，讨论了电子势垒高度随合金组分ｘ的变化情况。并用包络函数方法计算了不同合金组分ｘ时的量子阱的子能带结构。计算结果表明［００１］及［００１］导带底电子量子阱处在Ｓｉ层，而其它四个导带底能谷的电子量子阱处在ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层。两类量子阱的电子势垒高度均随着衬底合金组分ｘ的增加而增加。     

生长在GexSi1—x（001）衬底上的量子阱Si／GexSi1—x的电子能带结构

根据电子能带的畸变势常数计算了生长在ＧｅｘＳｉ－ｘ（００１）衬底上的量子阱Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ的电子势垒高度随合金组分ｘ的变化情况，并用包络函数方法计算了不用合金组分ｘ时的量子阱的子能带结构，计算结果表明（００１）及（００１）导带底电子量阱处在Ｓ层，而其它四个导带底能谷的电子量子阱处在ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层，两类量子阱的电子势垒高度均随着衬底合金组分ｘ的增加而增加。     

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．     

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。     

As~＋注入Si_（1－x）Ge_x的快速退火行为

用二次离子质谱对Ａｓ＋注入Ｓｉ（１－ｘ）Ｇｅｘ的快速退火行为进行了研究．Ｓｉ（１－ｘ）Ｇｅｘ样品中Ｇｅ组分分别为ｘ＝０．０９，０．２７和０．４３．Ａｓ＋注入剂量为２×１０（１６）ｃｍ（－２），注入能量为１００ｋｅＶ．快速退火温度分别为９５０℃和１０５０℃，时间均为１８秒．实验结果表明，Ｓｉ（１－ｘ）Ｇｅｘ中Ａｓ的扩散与Ｇｅ组分密切相关，Ｇｅ组分越大，Ａｓ扩散越快．对于Ｇｅ组分较大的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ样品，Ａｓ浓度分布呈现“盒形”（ｂｏｘ－ｓｈａｐｅｄ），表明扩散与Ａｓ浓度有关．Ｓｉ１－ｘＧｅｘ样品中Ａｓ的快     

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。     

应变Si—xGex／Si异质结材料的GSMBE生长及X射线双晶衍射研究

用ＧＳＭＢＥ技术在国内首次研究了应变Ｓｉ１－ｘ Ｇｅｘ／Ｓｉ异质结材料的生长，并用Ｘ射线双晶线双晶衍射技术对样品进行了测试分析，对于Ｓｉ０．９１Ｇｅ０．０９和Ｓｉ０．８６Ｇｅ０．１４单层，其半宽度ＦＷＨＭ分别为１００〃和２０２〃，对于Ｓｉ０．８９Ｇｅ０．１１／Ｓｉ多量子阱，其卫星峰多达１５个以上，三种样品中的ＧｅＳｉ外延层干涉条纹清晰可见，结果表明，用ＧＳＭＢＥ技术生长的Ｓｉ－ｘＧｅｘ／Ｓｉ异质结     

As＋注入Si1—xGex的快速退火行为

用二次离子质谱对Ａｓ＋注入Ｓｉ１－ｘＧｅｘ的快速退火行为进行了研究，Ｓｉ１－ｘＧｅｘ样品中Ｇｅ组分分别为ｘ＝０．０９，０．２７和０．４３，Ａｓ注入剂量为２×１０＾１６ｃｍ＾－２，注放能量为１００ｋｅＶ，快速退火温度分别为９５０℃和１０５０℃，时间均为１８秒，实验结果表明，Ｓｉ２－ｘＧｅｘ样品，Ａｓ浓度分布呈组分密切相关，Ｇｅ组分越大，Ａｓ扩散越快，对于Ｇｅ组分较大的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ样吕，Ａｓdispla     

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．     

生长在Ge_xSi_（1－x）（001）衬底上应变GaAs层的光学性质

采用紧束缚方法计算了生长在ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１）衬底上的应变ＧａＡｓ层带间光跃迁的振子强度以及三次非线性光极化率，讨论了振子强度及三次非线性光极化率随衬底合金组分ｘ的变化关系。计算结果表明：对所有ｘ值，及随ｘ的变小而变小；及随ｘ的变小而变大。对ｎ型ＧａＡｓ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１），应变使和变小；对ｐ型ＧａＡｓ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１），应变使变大，但使变小。     

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。     

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。     

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     

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     

1.55μmSi_(1-x)Ge_x/Si光开关与光探测器集成的分析及设计

对１．５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导开关和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ红外探测器的集成结构进行了系统的理论分析和优化设计。设计结果为：（１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光开关，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，波导的内脊高、脊宽和腐蚀深度分别为３，８．５和２．６μｍ，分支角为５～６°。要实现对１．５５μｍ波长光的开关作用，ｐｎ＋结上所需加的正向偏压值应为０．９７Ｖ；（２）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５Ｇｅ０．５和１７ｎｍＳｉ交替组成厚度为５５０ｎｍ，长度约为１．５～２ｍｍ的超晶格，内量子效率达８０％以上。     

生长在GexSi1—x（001）衬底上应变GaAs层的光学性质

采用紧束缚方法计算了生长在ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１）衬底上的应变ＧａＡｓ层带间光跃迁的振子强度以及三次非线性光极化率，讨论了振子强度及三次非线性光极化率随衬底合金组分Ｘ的变化关系，计算结果表明，对所有Ｘ值，ｆｈｃ＝０，ｆＨＣ，ｆＬＣ及ｆＳＣ随Ｘ的变小而变小，ｆＬｃ及ｆＳｃ随Ｘ的变小而变大。对ｎ型ＧａＡｓ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１），应变使Ｘｘｘｘｘ变小，对ｐ型ＧａＡｓ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１）应     

GSMBE外延生长GeSi/Sip-n异质结二极管

用气态源分子束外延（ＧＳＭＢＥ）法生长了掺杂ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金并试制了ｐ－ｎ异质结二极管,Ｘ射线双晶衍射和二极管Ｉ－Ｖ特性表明,ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金的完整性与异质结界面的失配位错是影响异质结二极管反向漏电的主要原因．通过控制ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ合金的组分及厚度,我们获得了较高质量的ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉｐ－ｎ异质结二极管材料,其反向电压为－５Ｖ时,反向漏电流密度为６．１μＡ／ｃｍ２．     

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．     

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％     

Ge＿xSi＿（1－x）／Si应变层超晶格的LACBED研究

Ｇｅ＿ｘＳｉ＿（１－ｘ）／Ｓｉ应变层超晶格的ＬＡＣＢＥＤ研究段晓峰（中国科学院北京电子显微镜实验室，北京１０００８０）Ｇｅ＿ｘＳｉ＿（１－ｘ）／Ｓｉ应变层超晶格是一种新的能带工程材料。人们可以通过调整合金层的合金成分等结构参数，来调整应变层超晶格的能...