Ge/Si(100)量子点生长与形态分布的研究

利用超高真空化学气相淀积系统,通过控制淀积量、温度、流量等生长参数,在n型Si(100)衬底上自组装生长了一系列Ge量子点样品,用原子力显微镜进行了表征与分析.系统地研究了生长参数对Ge岛形态分布的影响并分析了有序、高密度Ge岛的生长机理.结果表明,从二维向三维岛跃迁后,最初形成的高宽比(高度与底宽的比值)在0.04～0.06之间的小岛是一种在低温下可以与圆顶岛共存的稳定岛,两种岛的分布随淀积参数的变化而变化.在高温下小岛几乎消失,流量的变化对小岛的密度影响较小.实验中获得小岛的密度最高为2.6×1010cm-2,圆顶岛的密度最高为4.2×109cm-2.     

硼原子对Si(100)衬底上Ge量子点生长的影响

研究了硼原子对Si(100)衬底上Ge量子点自组织生长的影响.硼原子的数量由0单原子层变到0.3单原子层.原子力显微镜的观察表明,硼原子不仅对量子点的大小,而且对其尺寸均匀性及密度都有很大影响.当硼原子的数量为0.2单原子层时,获得了底部直径为60±5nm,面密度为6×109cm-2,且均匀性很好的Ge量子点.另外,还简单讨论了硼原子对Ge量子点自组织生长影响的机制.     

硼原子对Si(100)衬底上Ge量子点生长的影响

研究了硼原子对 Si( 1 0 0 )衬底上 Ge量子点自组织生长的影响 .硼原子的数量由 0单原子层变到 0 .3单原子层 .原子力显微镜的观察表明 ,硼原子不仅对量子点的大小 ,而且对其尺寸均匀性及密度都有很大影响 .当硼原子的数量为 0 .2单原子层时 ,获得了底部直径为 60± 5nm,面密度为 6× 1 0 9cm- 2 ,且均匀性很好的 Ge量子点 .另外 ,还简单讨论了硼原子对 Ge量子点自组织生长影响的机制 .     

Si基Ge量子点光电探测器的研究

采用UHV／CVD方法在Si（100）衬底上生长了多层的自组织Ge量子点,用AFM对量子点的形貌和尺寸分布进行了研究。材料的低温（10K）PL谱测试表明,由于量子点的三维限制作用,跟体材料的Ge相比,Ge量子点的NP峰表现出87meV的蓝移。在此基础上,流水制作了p-i-n结构的量子点红外探测器。室温下,测得其在1．31μm和1．55μm的响应度分别为0．043mA／W和0．0014mA／W,覆盖了体Si探测器所不能达到的响应范围。     

UHV/CVD自对准生长Ge量子点(英文)

在超高真空化学汽相淀积设备(UHV/CVD)上生长了小尺寸、大密度、垂直自对准的Ge量子点。采用原子力显微镜分析量子点的尺寸,可优化其生长温度和时间,在550℃,15s的条件下生长出尺寸最小的量子点,直径30nm,高约2nm。最上层多层结构Ge量子点中岛状量子点的比例为75%,其直径66nm,高11nm,密度4.5×109cm-2。利用透射电子显微镜分析了垂直自对准的Ge量子点的截面形貌,结果表明多层结构Ge量子点是垂直自对准的。Ge量子点及其浸润层的喇曼谱峰位分别为299cm-1和417cm-1,说明Ge量子点是应变的并且界面存在互混现象。采用光荧光谱分析了Ge量子点的光学特性。     

HPT型Ge量子点红外探测器

异质结光敏晶体管(HPT)是一种具有内部电流增益的光电探测器,且与异质结双极晶体管(HBT)的制作工艺完全兼容.利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)方法在HBT晶体管的基区和集电区间加入多层Ge量子点材料作为光吸收区.TEM和DCXRD测试结果表明,生长的多层Ge量子点材料具有良好的晶体质量.为了提高HPT的发射...     

半导体量子点的尺寸分布对其荧光的影响

基于量子局域模型,用类似Ｋａｎｅ平均场方法和Ｌｉｆｓｈｉｔｚ几率观点获得半导体量子点体系的光荧光谱．对直径为ｄ的半导体量子点尺寸用对数高斯或高斯分布描述,研究表明：光荧光谱的线型在短波边不对称,与实验观测一致;尺寸服从一定的分布导致光荧光峰红移,可用于获得表观激子束缚能;尺寸分布对光荧光峰的宽度起重要作用     

多层Ge量子点的生长及其光学特性

用超高真空化学气相淀积系统在Si(100)衬底上生长了多层Ge量子点.分别用TEM和AFM分析了埋层和最上层量子点的形貌和尺寸,研究了量子点层数和Si隔离层厚度对上层Ge量子点的形状和尺寸分布的影响.观察到样品的低温PL谱线有明显蓝移(87meV),Ge量子点的PL谱线的半高宽度(FWHM)为46meV,说明采用UHV/CVD生长的多层量子点适合量子光电器件的应用.     

多层Ge量子点的生长及其光学特性

用超高真空化学气相淀积系统在Si(1 0 0 )衬底上生长了多层Ge量子点.分别用TEM和AFM分析了埋层和最上层量子点的形貌和尺寸,研究了量子点层数和Si隔离层厚度对上层Ge量子点的形状和尺寸分布的影响.观察到样品的低温PL谱线有明显蓝移(87meV) ,Ge量子点的PL谱线的半高宽度(FWHM )为46meV ,说明采用UHV/CVD生长的多层量子点适合量子光电器件的应用     

制作硅－锗器件的超高真空化学汽相淀积工艺

长期的研究表明，低温外延技术带来许多独特的好处，该技术能克服诸如采用常规ＣＶＤ作硅外延或离子注入所产生的随意的、不连续的掺杂剖面等缺陷。而低温外延技术的实现得益于ＵＨＶ／ＣＶＤ技术的应用，工业用的ＵＨＶ／ＣＶＤ系统已经成功地应用于ＳｉＧｅ器件的制备中，并取得了令人满意的结果。     

超高真空CVD对锗硅外延材料中锗分布的优化

对自行研制的超高真空化学气相外延设备(RHT/UHV/CVD SGE500)的气路系统进行了改进,使之能够生长出较好的Ge分布图形。利用X射线双晶衍射(DCXRD)和二次离子质谱(SIMS)测试技术,研究并优化了外延生长参量,最终得到了具有优化Ge分布的SiGe材料。     

UHV/CVD生长本征硅外延层的研究

在微波双极型晶体管中,收集区的厚度是影响其截止频率的一个重要因素。普通的常压外延难以生长出杂质浓度变化陡峭的薄外延层。文章利用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)系统SGE500,在N型(掺As)重掺杂衬底上进行了薄本征硅外延层生长规律的研究;并采用扩展电阻(SPR)、原子力显微镜(AFM)、双晶衍射(DCXRD)等方法,对外延层的质量进行了评价。采用该外延材料制作的锗硅异质结双极型晶体管(SiGe HBT)器件击穿特性良好。     

Growth of SiGe Films by Cold-wall UHV/CVD Using GeH4 and Si2H6

An ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHV/CVD) system is introduced.SiGe alloys and SiGe/Si multiple quantum wells (MQWs) have been grown by cold-wall UHV/CVD using disilane(Si2H6) and germane (GeH4) as the reactant gases on Si(100) substrates.The growth rate and Ge contents in SiGe alloys are studied at different temperature and different gas flow.The growth rate of SiGe alloy is decreased with the increase of GeH4 flow at high temperature.X-ray diffraction measurement shows that SiGe/Si MQWs have good crystallinity,sharp interface and uniformity.No dislocation is found in the observation of transmission electron microscopy(TEM) of SiGe/Si MQWs.The average deviation of the thickness and the fraction of Ge in single SiGe alloy sample are 3.31% and 2.01%, respectively.     

UHV/CVD多晶锗硅及其电学特性

采用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV／CVD)设备,研究了在550℃下SiO2薄膜上多晶SiGe成核时间和生长速率与GeH4和B2H6流量的关系,以及不同温度下快速热退火对多晶SiGe电阻率的影响。实验结果表明,多晶SiGe成核时间随GeH4流量的增加而增加;在小的GeH4流量下,其生长速率随GeH4和B2H6流量的增加而增加,但比同等务件下单晶SiGe生长速率低;其电阻率随GeH4流量的增加而下降,随快速热退火温度的升高而下降。     

Ge组分对SiGe HBT主要电学特性的影响

采用SiGe异质结结构提高晶体管的性能,分析了Ge对器件电流增益和频率特性提高的物理机制.综合考虑了Si1-xGex薄膜的稳定性、工艺特点和器件结构对Ge含量以及分布的要求和Ge组分的设计及其对器件电学特性的影响.从理论上推算了SiGe HBT的β和fT等主要特性参数,Ge的引入以及Ge的分布情况对提高这些参数有着显著的影响.Ge的引入对晶体管主要特性参数的提高使得SiGe HBT技术在微波射频等高频电子领域可以有更重要的应用前景.     

Comparison of GexSi1—x Grown by UHV／CVD from Si2H6／GeH4 and SiH4／GeH4

Using double crystal X-rays diffraction (DCXRD) and atomic force microscopy (AFM), the results of Ge x Si 1- x grown by UHV/CVD from Si 2H 6 and SiH 4 are analyzed and compared. Adsorbates can migrate to the energy-favoring position due to the slow growth rate from SiH 4. In this case, a Si buffer that isolates the effect of substrate on epilayer could not be grown, which results in a pit penetrating into epilayer and buffer. The FWHM is 0.055° in DCXRD from SiH 4. The presence of diffraction fringes is an indication of an excellent crystalline quality. The roughness of the surface is improved if grown by Si 2H 6; however, the crystal quality of the Ge x Si 1- x material became worse than that from SiH 4 due to much larger growth rate from Si 2H 6. The content of Ge is obtained from DCXRD, which indicates the growth rate from Si 2H 6 is largest, then GeH 4, and that from SiH 4 is least.     

Photoluminescence characterization of UHV/CVD grown multi-quantum well structures

Ultra-high vacuum chemical vapor deposition is particularly suitable for growth of band gap engineered Ge_xSi_1?x structures, since abrupt epilayers with a very high degree of uniformity can be obtained. We have grown multi-quantum well structures over a range of well widths and have characterized them by photoluminescence spectroscopy. We have observed prominent quantum well-related features that shift to higher energy in samples with narrower well widths. Spectra taken from various points on a 75 mm wafer show a maximum variation of ±3 meV in position of the no phonon peak in the 35Å well multi-quantum well sample.