溅射生长Ge/Si(100)2×1薄膜的分子动力学研究

以Si(100)2×1为基底,对不同入射角度、基底温度及入射能量时生长锗薄膜进行了分子动力学模拟.运用双体分布函数与原子直观构型及原子轨迹法对结果进行了分析讨论.模拟表明,以上3种因素对薄膜微结构都有一定影响,但基底温度的影响最重要;重构基底的二聚体键打开对实现锗外延生长很重要,而二聚体键断开过程主要发生在下一层锗入射阶段,因而下一层锗入射阶段是上一层锗外延晶化的关键阶段.     

Si3N4／Si表面Ge生长过程的STM研究

利用STM和LEED分析了Ge在Si3N4/Si(111)和Si3N4/Si(100)表面生长过程的结构演变,在生长早期,Ge在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇,这些团簇的大小均在几个纳米范围内,并在高温退火时积增大,当生长继续围内形成以（111）方向为主的晶面,相反,在非晶的Si3N4表面,Ge的（111）晶向的小面生长比其他方向优先,最后在大范围内形成以（111）方向为主的晶面,相反,在非晶的Si3N4表面,即Si3N4/Si(100),Ge晶体的高指数侧面生长较顶面快,最终形成金字塔形的岛结构,对这样的表面生长过程进行了探讨给出合理的物理解释。     

硅、锗材料在Si（100）表面的生长研究

利用扫描隧道显微镜和超高真空实验装置系统进行了Si（100）表面生长Si，Ge的实验研究。分析了所生成表面的形貌、结构等物理性质。研究表明：Si在Si（100）表面的同质生长可以形成纳米结构薄膜。Ge在Si（100）表面生长形成规则的三维小岛，而在Si/Ge/Si（100）多层膜上生长则形成大小二种三维岛，研究表明大岛具有Ge/Si/Ge的壳层结构。     

Ge/Si薄膜材料生长的偏压效应研究

利用超高真空磁控浅射系统生长了不同偏压下Ge／Si薄膜材料,所生长的材料采用了不加偏压和加偏压的生长环境。通过X射线小角衍射分析表明,加一定偏压的Ge／Si薄膜材料的层状远比不加偏压的材料好,并且加偏压可有效降低材料的生长温度。在加15－25V偏压明,获得了300℃的生长温度下,层状优良,粗糙度小的薄膜材料。     

用乙硅烷及固态锗源外延生长应变GeSi／Si合金

采用气态源分子束外延（ＧＳＭＢＥ）法成功地生长出应变ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ异质结合金，所使用的源分别是乙硅烷和固态锗。用固态锗取代气态锗烷，即保留了生长中由氢化物裂解产生的氢原子在生长表面上的活化作用（ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ），又利用了固态源炉通过挡板能够迅速切断分子束流的优点。样品的Ｘ射线双晶衍射，透射电子显微镜及光荧光测量表明ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金具有较好的晶格完整性及平坦的异质结界     

UHV／CVD外延生长锗硅碳三元合金的应变研究

用真高真空化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长掺C高达2．2％的Si1-x-yGexCy合金薄膜,外延层质量良好。用高分辨透射电子显微镜,X射线衍射,傅立叶红外吸收光谱以及拉曼光谱对外层进行了检测,结果表明：替代位C的加入,9明显缓解了宏观上的应变,但在合金中仍存在着微观应变。     

Si_3N_4/Si表面Ge生长过程的STM研究

利用STM和LEED分析了Ge在Si3 N4 /Si(111)和Si3 N4 /Si(10 0 )表面生长过程的结构演变。在生长早期 ,Ge在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇 ,这些团簇的大小均在几个纳米范围内 ,并在高温退火时体积增大。当生长继续时 ,Ge的晶体小面开始显现。在晶态的Si3 N4 (0 0 0 1) /Si(111)表面 ,Ge的 (111)晶向的小面生长比其他方向优先。最后在大范围内形成以 (111)方向为主的晶面。相反 ,在非晶的Si3 N4 表面 ,即Si3 N4 /Si(10 0 ) ,Ge晶体的高指数侧面生长较顶面快 ,最终形成金字塔形的岛结构。对这样的表面生长过程进行了探讨并给出了合理的物理解释     

高Ge成份SiGe合金弛豫及热应变的Raman光谱研究

采用Raman光谱对高Ge含量的锗硅合金中的应变驰豫进行研究,运用Mooney的两种方法对合金中Ge成分及应力进行了分析,并用HRXRD对其分析结果进行了验证.最后分析了热应变对Si1-xGex外延的影响.     

埋层应变对溅射生长Ge量子点的影响

利用离子束溅射制备双层Ge/Si量子点,通过变化Si隔离层厚度和Ge沉积量研究了埋层应变场对量子点生长的影响。实验中观察到隔离层厚度较薄时,双层结构中第2层量子点形成的临界厚度减小,生长过程提前;此外,随着Ge沉积量的增加,第2层量子点密度维持在一定范围,分布被调制的同时岛均匀长大呈现单模分布。增大隔离层厚度,埋层岛的生长模式在第2层岛生长时得到复制。通过隔离层传递的不均匀应变场解释了量子点生长模式的变化。     

Si基Si1—x—yGexCy合金生长中C的影响

报道了Si基Si1-x-yGexCy合金生长中C对Ge组分和生长速率的抑制作用,提出一个Si,Ge、C原子的排列构型,从理论上给出了C对Ge组分的抑制度和Ge/C原子比的关系,并指出在富Ge情况下C对Ge的抑制作用会趋向于饱和。     

(001)面双轴应变锗材料的能带调控

本文基于形变势理论构建(001)面双轴应变Ge材料的能带结构模型。计算结果表明(001)面双轴应变可以将Ge的能带从以L能谷为导带底的间接带半导体调控到以Δ4能谷为导带底的间接带半导体或者以Г能谷为导带底的直接带半导体。同时室温下Ge的带隙与应变的关系可用四段函数来表示:当压应变将Ge材料调控为以Г能谷为导带底的间接带半导体后,每增加1%的压应变,禁带宽度将线性减小约78.63meV;当张应变将Ge材料调控为直接带半导体后,张应变每增加1%,禁带宽度将线性减小约177.98meV;应变介于-2.06%和1.77%时,Ge将被调控为以L能谷为导带底的间接带半导体,禁带宽度随着压应变每增加1%而增加11.66meV,随着张应变每增加1%而线性减小约88.29meV。该量化结果可为研究和设计双轴应变Ge材料及其器件提供理论指导和实验依据。     

Growth of Ge islands on Si substrates

We present a study of Ge islands formation on Si(100) substrates using grazing-incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS) and atomic force microscopy (AFM). Samples were prepared by magnetron sputtering of a 5 nm thick Ge layer in a very high vacuum on Si(100) substrate held at different temperatures. The vertical cut (perpendicular to the surface) of the experimental 2D GISAXS pattern has been fitted using a Guinier approximation. The optimum temperature for the islands formation was 650 °C. At this temperature, islands grow in conical shape with very similar dimensions; however, inter-island distances varied significantly.     

硅、锗材料在Si(100)表面的生长研究

利用扫描隧道显微镜和超高真空实验装置系统进行了Si(10 0 )表面生长Si,Ge的实验研究。分析了所生成表面的形貌、结构等物理性质。研究表明 :Si在Si(10 0 )表面的同质生长可以形成纳米结构薄膜。Ge在Si(10 0 )表面生长形成规则的三维小岛。而在Si/Ge/Si(10 0 )多层膜上生长则形成大小二种三维岛。研究表明大岛具有Ge/Si/Ge的壳层结构     

Energetics of Ge addimers on the Si(1 0 0) and Ge(1 0 0) surfaces: a comparative study

The adsorption energetics of Ge dimers on the (1 0 0) surfaces of Ge and Si has been investigated using the first-principles molecular dynamics method. Four high-symmetry configurations have been considered and fully relaxed. The most stable configuration for Ge dimers on Si(1 0 0) is found to be in the trough between two surface dimer rows, oriented parallel to the substrate Si dimers. These results are consistent with recent experimental studies of the system using the scanning tunneling microscopy (STM), and help to clarify some existing controversies on the interpretation of the STM images. In contrast, for Ge dimers on Ge(1 0 0), the most stable configuration is on top of the substrate dimer row.     

离子注入诱导硅材料发光的研究进展

阐述了采用离子注入技术在硅晶体(Si)中形成缺陷的发光机制,综述了离子注入诱导硅材料发光的研究进展,包括稀土离子掺入硅晶体形成稀土杂质中心发光,Ⅳ族元素C、Ge离子注入Si/SiO2形成等离子缺陷中心发光,以及B、S、P等常规离子注入硅晶体的缺陷发光,其中重点介绍了Si离子自注入诱导硅材料发光的研究现状,最后展望了硅基材料发光的未来发展。     

Ge/Si量子点生长的研究进展

回顾了近年来在Ge/Si量子点生长方面的研究进展.主要讨论了为了提高量子点空间分布有序性、增大量子点的密度、减小量子点的尺寸及改善其分布均匀性而采取的各种方法,如图形衬底辅助生长、表面原子掺杂及利用超薄SiO2层辅助生长等,以及Ge量子点的演变及组分变化.     

Electrical Resistance of W/Si–Ge (0–75 wt % Ge) Contacts

The electrical resistance of the contact between tungsten and silicon–germanium alloys of different compositions was measured as a function of temperature. The results indicate that the room-temperature contact resistance increases with increasing Ge content, annealing temperature, and annealing time. With increasing measuring temperature, the contact resistance drops to a level of the experimental error. Annealing at 1070 K tends to break down both W/p-Si–Ge and W/n-Si–Ge contacts.     

Si versus Ge for future microelectronics

The quest for higher performance of scaled down technologies resulted in the use of high-mobility substrates and strain engineering approaches. The development of advanced processing modules, based on low temperature processing and deposited (MBE, ALD, epitaxially grown, etc.) gate stacks, has triggered the interest of exploring Ge for sub 32 nm technology nodes. A comparison between Si and Ge for future microelectronics has to take into account a variety of materials, processing and performance aspects. Here special attention will be given to passivation and gate stack formation in relation to device performance, including leakage current and reliability aspects. The potential of Ge-based device structures and the monolithic integration of Ge and III-V devices on silicon are highlighted.     

Structural perfection of the GeSi and SiGe heteroepitaxial systems

The structural perfection of heteroepitaxial systems (HESs) of the SiGe type (germanium films deposited onto silicon substrates) and of the “reverse” type (Si films on Ge substrates) has been investigated by X-ray diffraction and metallographical methods. It has been found that the real structures of these HESs are very different. The fragmentation previously observed in the SiGe HES is not found in the reverse system, but thick Ge substrates (d_Ge ～ 1 mm) appear to be plastically deformed throughout their thickness. A mutual correspondence of the damaged areas, inherent in the fragmentary structure (FS) in the SiGe system, is absent in the reverse system. Annealing does not influence the SiGe HES. The nature of the FS and the peculiarities of the deformation of both systems are discussed.