SiO_2:Er和Si_xO_2:Er薄膜室温Er~(3+)1.54μm波长的电致发光

在 n+ -Si衬底上用磁控溅射淀积掺 Er氧化硅 (Si O2 :Er)薄膜和掺 Er富硅氧化硅 (Six O2 :Er,x>1 )薄膜 ,薄膜经适当温度退火后 ,蒸上电极 ,形成发光二极管 (LED)。室温下在大于 4V反偏电压下发射了来自 Er3+的 1 .5 4μm波长的红外光。测量了由 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品分别制成的两种 LED,其 Er3+1 .5 4μm波长的电致发光峰强度 ,后者明显比前者强。还发现电致发光强度与 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品的退火温度有一定依赖关系     

(Si,Er)双注入热氧化SiO2/Si薄膜的表面结构及1.54μm光发射

利用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源将Si和Er离子双注入到不同厚度热氧化SiO2/Si薄膜中获得Er掺杂硅基发光薄膜.掺杂到热氧化SiO2/Si薄膜表面的Er原子浓度可达到～10%,即体浓度～1021cm.热氧化SiO)2膜越厚,溅射后SiO2保留量越多;再结晶硅颗粒结晶程度提高,逐渐纳米化;未见有大量的Er偏析或铒硅化物形成,Er大部分以固溶形式存在.在77K下获得了较强1.54μm光致发光信号,室温下发光强度温度猝灭不明显.     

硅、锗和氩离子注入富硅二氧化硅的电致发光

将Si、Ge和Ar三种离子注入到磁控溅射制备的富硅二氧化硅和热生长的二氧化硅中,在N2气氛中,作550、650、750、850、950和1050℃退火后,进行电致发光研究.对比样品为退火条件相同的未经注入的上述两种二氧化硅.对于离子注入情况,只观察到Au/1050℃退火的离子注入的富硅二氧化硅/p-Si的电致发光.低于1050℃退火的离子注入富硅二氧化硅和上述各种温度下退火的热生长二氧化硅,无论离子注入与否,都未观察到电致发光.Au/未注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光光谱在1.8eV处出现主峰,在2.4eV处还有一肩峰.在Au/Si注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光谱中,上述两峰的强度分别增加了2倍和8倍;在Au/Ge注入不大,但都观测到峰位位于2.2eV的新发光峰.采用隧穿-量子限制-发光中心模型对实验结果进行了分析和解释.     

基于表面等离子体激元的硅基激光器

研究了一种超薄硅单层与掺铒硅单层/金属薄膜/硅衬底(Si:SiEr/Metal/Si,SEMS)型硅基激光器结构.利用表面等离子体激元局域增强效应提升了硅基增益介质材料在1.54μm波长点的光学增益特性.通过优化金属材料厚度、铒离子极化方向和铒离子位置等参量,减小表面等离子体激元所带来的光学损耗.结果表明,当金属材料厚度小于20 nm时,硅基激光器的净增益系数范围为1～36 cm-1.     

在SiO2中掺Al对Au/纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si 结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法,制成纳米SiO2层厚度一定而纳米Si层厚度不同的纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si结构和纳米(SiO2∶Al/Si/SiO2∶Al)/p-Si结构,用磁控溅射制备纳米SiO2∶Al时所用的SiO2/Al复合靶中的Al的面积百分比为1%．上述两种结构中Si层厚度均为1—3nm,间隔为0.2nm．为了对比研究,还制备了Si层厚度为零的样品．这两种结构在900℃氮气下退火30min,正面蒸半透明Au膜,背面蒸Al作欧姆接触后,都在正向偏置下观察到电致发光（EL）．在一定的正向偏置下,EL强度和峰位以及电流都随Si层厚度的增加而同步振荡,位相相同．但掺Al结构的发光强度普遍比不掺Al结构强．另外,这两种结构的EL具体振荡特性有明显不同．对这两种结构的电致发光的物理机制和SiO2中掺Al的作用进行了分析和讨论．     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

硅、锗和氩离子注入富硅二氧化硅的电致发光

将Si、Ge和Ar三种离子注入到磁控溅射制备的富硅二氧化硅和热生长的二氧化硅中,在N2气氛中,作550、650、750、850、950和1050℃退火后,进行电致发光研究.对比样品为退火条件相同的未经注入的上述两种二氧化硅.对于离子注入情况,只观察到Au/1050℃退火的离子注入的富硅二氧化硅/p-Si的电致发光.低于1050℃退火的离子注入富硅二氧化硅和上述各种温度下退火的热生长二氧化硅,无论离子注入与否,都未观察到电致发光.Au/未注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光光谱在1.8eV处出现主峰,在2.4eV处还有一肩峰.在Au/Si注入富硅二氧化硅/p-Si的电致发光谱中,上述两峰的     

a-SiCx∶H和β-SiC中Er缺陷结构及其1.54μm发光探索

本文提出在宽带隙的a-SiCx∶H或β-SiC中共掺铒和氧以实现铒的1.54μm光发射。用集团模型和电荷自洽的EHMO理论计算了β-SiC中Er缺陷的电子结构,并在实验上实现了Er在a-SiCx∶H中的1.54μm光致发光(77K).结果表明,β-SiC或a-SiCx:H有可能是实现Er的1.54m室温高效发光的优良基质材料.     

用于SiGeHBT器件的UHV/CVDn~-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺Asn+型Si衬底上生长了掺Pn-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGeHBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在VCB=14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在VCE=5V,IC=3mA时的放大倍数为60     

用于SiGe HBT器件的UHV/CVDn-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺As n+型Si衬底上生长了掺P n-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在 V CB =14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在 V CE =5V, I C=3mA时的放大倍数为60.     

与Si 工艺兼容的Si/ SiGe/ Si HBT 研究

我们对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺进行了研究,在研究了一些关键的单项工艺的基础上,提出了五个高速Si/SiGe/Si HBT结构和一个低噪声Si/SiGe/Si HBT结构,并已研制成功台面结构Si/SiGe/Si HBT和低噪声Si/SiGe/Si HBT,为进一步高指标的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。     

Si1-xGex/Si多层异质外延结构的研究

对制作的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多层异质外延结构进行了研究。并对其做了反射高能电子衍射（ＲＨＥＥＤ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扩展电阻（ＳＲ）等测量，给出了利用这种结构研制出的异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的输出特性曲线。     

半导体硅材料最新发展现状

概述了现代微电子工业的发展状况及对半导体硅材料的新要求,叙述了近年来国际半导体多晶硅和单晶硅材料的发展状况与趋势.     

Si/Ti/Au/Si键合技术研究及其应用

运用Si／Ti／Au／Au／Ti／Si在N2保护下及420℃左右，成功地实现了Au／Si共熔键合，成品率达到90％以上。该键合方法能进行选择区域键合，完全避免了由于Si／Si熔融键合过程中高温退火给微电子机械系统(MEMS)器件带来的畸变甚至失效，为新型室温红外探测器的研制奠定了良好的工艺基础，是此类结构MEMS器件的理想键合封装方法。     

基于Si/Si1-xGex/Si异质结双极性晶体管的微波功率器件电流密度的数值拟合计算

采用异质结双台面双极型结构设计微波功率器件,选择Si作发射区和集电区,Si1-xGex合金作基区的n-p-n型异质结双极性晶体管,利用数学方法,通过实验数据,采用MATLAB得到了一个比线性化更精确的禁带宽度Eg在300 K时关于Ge组分变化的方程.并用数值方法计算出集电区电流密度Jc随VBE变化的直流方程,与实验结果相符,并得到一个最佳的Ge组分值.     

射频Si/SiGe/Si HBT的研究

在Si／SiGe／SiHBT与Si工艺兼容的研究基础上，对射频Si／SiGe／SiHBT的射频特性和制备工艺进行了研究，分析了与器件结构有关的关键参数寄生电容和寄生电阻与Si／SiGe/Si HBT的特征频率fT和最高振荡频率fmax的关系，成功地制备了fT为2．5CHz、fmax为2．3GHz的射频Si／SiGe／SiHBT，为具有更好的射频性能的Si／SiGe／Si HBT的研究建立了基础。     

Si光子学研究的最新进展

介绍了近年内以全Si光电子集成为主要目标的Si光子学研究在各类Si光子器件,如发光二极管、激光器、光探测器、光调制器以及光子晶体等方面所取得的一些最新进展,预计全Si光电子集成技术有望在未来10年内得到突破性的进展。     

我国半导体硅材料的发展现状

叙述了我国半导体硅材料的发展现状及与国外相比存在的差距 ,提出了发展我国硅材料的一些建议     

InGaAs/Si雪崩光电二极管

采用Si/InP低温晶片键合技术,设计并制作了InGaAs/Si雪崩光电二极管.器件利用InGaAs做吸收层,Si做增益层,光敏面大小50μm×70μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压为41 V,暗电流为99 nA,此时光电流比暗电流高3个数量级.     

Si/ SiGe/ Si HBT 的直流特性和低频噪声

在对Si/SiGe/Si HBT及其Si兼容工艺的研究基础上，研制成功低噪声Si/SiGe/Si HBT，测试和分析了它的直流特性和低频噪声特性，为具有更好的低噪声性能的Si/SiGe/Si HBT的研究建立了基础。