Si间隔层对利用低温Si缓冲层生长高弛豫SiGe层的影响

利用低温生长Si缓冲层与Si间隔层相结合的方法生长高弛豫SiGe层,研究了Si间隔层在其中的作用. 利用化学腐蚀和光学显微镜，观察了不同外延层厚度处位错的腐蚀图样. 研究了不同温度下生长的Si间隔层对SiGe外延层中位错形成、传播及其对应变弛豫的影响. 结果表明Si间隔层的引入，显著改变了外延层中位错的形成和传播，进而使得样品表面形貌也呈现出较大的差异.     

Si间隔层对利用低温Si缓冲层生长高弛豫SiGe层的影响

利用低温生长Si缓冲层与Si间隔层相结合的方法生长高弛豫SiGe层,研究了Si间隔层在其中的作用.利用化学腐蚀和光学显微镜,观察了不同外延层厚度处位错的腐蚀图样.研究了不同温度下生长的Si间隔层对SiGe外延层中位错形成、传播及其对应变弛豫的影响.结果表明Si间隔层的引入,显著改变了外延层中位错的形成和传播,进而使得样品表面形貌也呈现出较大的差异.     

弛豫SiGe衬底上SiGe/Si Ⅱ型量子阱

采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯曲严重 .NP峰随激发功率增加向高能方向移动 ,在一定激发条件下 ,电子跃迁或隧穿至弛豫 Si Ge层弯曲的导带底后与处于同一位置的空穴复合发光 ,所以 NP峰积分强度随光激发功率先增加后减小     

弛豫SiGe衬底上SiGe/SiⅡ型量子阱

采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯     

弛豫SiGe衬底上SiGe/Si Ⅱ型量子阱

采用UHV/CVD系统,在Si衬底上生长了具有渐变Si1-xGex缓冲层结构的弛豫Si0.76Ge0.24虚衬底和5个周期的Si0.76Ge0.24/Si多量子阱.在渐变Si1-xGex缓冲层生长过程中引入原位退火,消除了残余应力,抑制了后续生长的SiGe中的位错成核.透射电子显微照片显示,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内,而SiGe上层和SiGe/Si量子阱是无位错的.在样品的PL谱中,观察到跃迁能量为0.961eV的Ⅱ型量子阱的无声子参与(NP)发光峰.由于Ⅱ型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯曲严重.NP峰随激发功率增加向高能方向移动,在一定激发条件下,电子跃迁或隧穿至弛豫SiGe层弯曲的导带底后与处于同一位置的空穴复合发光,所以NP峰积分强度随光激发功率先增加后减小.     

氧化对SOI基SiGe薄膜残余应变弛豫的影响

研究了氧化对外延在SOI衬底上的SiGe薄膜的残余应变弛豫过程的影响.通过对SiGe薄膜采用不同工艺的氧化,从而了解不同氧化条件对SOI基SiGe薄膜的应变弛豫过程的影响.氧化将会促使SiGe薄膜中的Ge原子扩散到SOI材料的顶层硅中.而SiGe薄膜的残余应变弛豫过程将会与Ge原子的扩散过程同时进行,通过对SiGe薄膜和SOI顶层硅中位错分布的分析发现:在氧化过程中,SiGe薄膜和SOI衬底之间存在一个应力传递的过程.     

干法氧化制备SiGe弛豫缓冲层及其表征

SiGe弛豫缓冲层是高性能Si基光电子与微电子器件集成的理想平台.通过1000℃干法氧化组分均匀的应变Si0.88Ge0.12层,在Si衬底上制备了表面Ge组分大于0.3,弛豫度大于95%,位错密度小于1.2×105cm-2的Ge组分渐变SiGe弛豫缓冲层.通过对不同氧化时间的样品的表征,分析了氧化过程中SiGe应变弛豫的主要机制.     

氧化对SOI基SiGe薄膜残余应变弛豫的影响

研究了氧化对外延在SOI衬底上的SiGe薄膜的残余应变弛豫过程的影响.通过对SiGe薄膜采用不同工艺的氧化,从而了解不同氧化条件对SOI基SiGe薄膜的应变弛豫过程的影响.氧化将会促使SiGe薄膜中的Ge原子扩散到SOI材料的顶层硅中.而SiGe薄膜的残余应变弛豫过程将会与Ge原子的扩散过程同时进行,通过对SiGe薄膜和SOI顶层硅中位错分布的分析发现:在氧化过程中,SiGe薄膜和SOI衬底之间存在一个应力传递的过程.     

干法氧化制备SiGe弛豫缓冲层及其表征

SiGe弛豫缓冲层是高性能Si基光电子与微电子器件集成的理想平台.通过1000℃干法氧化组分均匀的应变Si0.88Ge0.12层,在Si衬底上制备了表面Ge组分大于0.3,弛豫度大于95%,位错密度小于1.2×105cm-2的Ge组分渐变SiGe弛豫缓冲层.通过对不同氧化时间的样品的表征,分析了氧化过程中SiGe应变弛豫的主要机制.     

离子注入诱导下制备薄的高弛豫SiGe

通过离子注入硅衬底，在表面引入缺陷，诱导超高真空化学气相沉积（UHV/CVD）生长的外延SiGe发生驰豫，以制备薄的高弛豫SiGe. 利用微区Raman和Tapping AFM技术，对所生长的SiGe材料进行了表征. 结果表明，上述方法能够制备厚度为100nm、弛豫度达94%的大面积（直径为125mm）均匀SiGe材料. 然而，相同条件下，如果高能离子直接辐照SiGe层，将极大地损坏外延材料的晶体结构，得到多晶SiGe. 此外，还通过选择性腐蚀外层SiGe的实验，对相关微观机制进行了研究.     

高电子迁移率Si/SiGe异质结构:缓解性SiGe缓冲层的影响

在不同类型的部分缓解性SiGe缓冲层上生长了n型调制掺杂Si/SiGe异质结构,采用这一材料系统是为了得到足够大的导带突变。对样品进行了各种测试分析,如二次离子质谱,x光摆动像分析,透射电子显微镜分析,卢瑟福背散射分析和变温霍尔测量。在750℃生长的厚的线性渐变SiGe缓冲层样品中得到了最高的霍尔迁移率为1.5K下173000cm~2V~(-1)s~(-1)。这一层序达到的室温迁移率约为1800cm~2V~(-1)s~(-1)。发现不管是用没有Ge组分渐变的一般缓冲层,还是直接用有源层是调制掺杂SiGe势垒开始以缓解应变了的Si阱层,主要是在低温下霍尔迁移率严重地下降。     

GaN缓冲层上低温生长AlN单晶薄膜

采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)技术,在α-Al2O3(0001)(蓝宝石)衬底上,分别以高纯氮气(N2)和三甲基铝(TMAl)为氮源和铝源低温生长氮化铝(AlN)薄膜.利用反射高能电子衍射(RHEED)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)等测量样品,研究了AlN缓冲层和氮化镓(GaN)对六方AlN外延层质量的影响,实验表明在GaN缓冲层上能够低温生长出C轴取向的AlN单晶薄膜.     

GaN缓冲层上低温生长AIN单晶薄膜

采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积（ECR－PEMOCVD）技术，在α－Al2O3（0001）（蓝宝石）衬底上，分别以高纯氮气（N2）和三甲基铝（TMAl）为氮源和铝源低温生长氮化铝（AlN）薄膜。利用反射高能电子衍射（RHEED）、原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）等测量样品，研究了AlN缓冲层和氮化镓（GaN）对六方AlN外延层质量的影响，实验表明在GaN缓冲层上能够低温生长出C轴取向的AlN单晶薄膜。     

超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiGe缓冲层

采用UHV/CVD技术,以多层SiGe/Si结构作为缓冲层来生长应变弛豫SiGe虚衬底,并在此基础上生长出了具有张应力的Si层.利用高分辨X射线、二次离子质谱仪和原子力显微镜分别对薄膜的晶体质量、厚度以及平整度进行了分析.结果表明,通过这种方法制备的SiGe虚衬底,不仅可以有效提高外延层中Ge含量,以达到器件设计需要,而且保证很好的晶体质量和平整的表面.Schimmel液腐蚀后观察到的位错密度只有1×106cm-2.     

超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiGe缓冲层

采用UHV/CVD技术,以多层SiGe/Si结构作为缓冲层来生长应变弛豫SiGe虚衬底,并在此基础上生长出了具有张应力的Si层.利用高分辨X射线、二次离子质谱仪和原子力显微镜分别对薄膜的晶体质量、厚度以及平整度进行了分析.结果表明,通过这种方法制备的SiGe虚衬底,不仅可以有效提高外延层中Ge含量,以达到器件设计需要,而且保证很好的晶体质量和平整的表面.Schimmel液腐蚀后观察到的位错密度只有1×106cm-2.     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si(111)衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)分析这些样品,比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响,并提出利用动力学模型解释这种温度的影响.进一步解释了GaN外延层表面形貌中"凹坑"的形成及"凹坑"与缓冲层生长温度的关系.结果表明,温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌.     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si（111）衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜．采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）技术和扫描电子显微镜（SEM）分析这些样品，比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响，并提出利用动力学模型解释这种温度的影响．进一步解释了GaN外延层表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”与缓冲层生长温度的关系．结果表明，温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌．