Investigation of Coulomb scattering on sSi/Si0.5Ge0.5/sSOI quantum-well p-MOSFETs

sSi/Si_0.5Ge_0.5/sSOI quantum-well (QW) p-MOSFETs with HfO₂/TiN gate stack were fabricated and characterized. According to the low temperature experimental results, carrier mobility of the strained Si_0.5Ge_0.5 QW p-MOSFET was mainly governed by phonon scattering from 300 to 150 K and Coulomb scattering below 150 K, respectively. Coulomb scattering was intensified by the accumulated inversion charges in the Si cap layer of this Si/SiGe heterostructure, which led to a degradation of carrier mobility in the SiGe channel, especially at low temperature.     

改进型Ge浓缩技术制备SGOI及其机理

对Ge浓缩技术进行改进,通过对Si/SiGe/Si三明治结构氧化退火,成功制备了Ge含量高达18%的SGOI材料.实验结果表明:顶层的Si可以有效抑制SiGe层氧化初期Ge元素的损失,退火过程有助于Ge元素在SiGe层中的均匀分布,同时也减轻了Ge元素在氧化层下的聚集.在高温条件(1150℃)下制备的SGOI材料应力完全释放,几乎没有引入位错.     

改进型Ge浓缩技术制备SGOI及其机理

对Ge浓缩技术进行改进，通过对Si/SiGe/Si三明治结构氧化退火，成功制备了Ge含量高达18%的SGOI材料. 实验结果表明：顶层的Si可以有效抑制SiGe层氧化初期Ge元素的损失，退火过程有助于Ge元素在SiGe层中的均匀分布，同时也减轻了Ge元素在氧化层下的聚集. 在高温条件（1150℃）下制备的SGOI材料应力完全释放，几乎没有引入位错.     

石墨烯与锗衬底界面结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理,研究石墨烯与Ge衬底之间的界面结构。计算结果表明,在3种衬底Ge(111)、Ge(100)和Ge(110)上界面结合能有相同的规律,均在平衡距离为3.3时获得最低能量,平均每个碳原子的界面结合能分别为24.3meV、21.1meV和23.3meV;通过构造0~60°之间不同的界面夹角,发现一个高对称性的界面结构;相比本征Ge衬底,石墨烯与H钝化后Ge衬底之间的界面平衡距离增大,结合能降低;H钝化能有效地屏蔽石墨烯与Ge衬底之间的相互作用,恢复了本征石墨烯的电子性质,起到缓冲层作用。     

改进型Ge浓缩技术制备SGOI及其机理

对Ge浓缩技术进行改进,通过对Si/SiGe/Si三明治结构氧化退火,成功制备了Ge含量高达18%的SGOI材料.实验结果表明:顶层的Si可以有效抑制SiGe层氧化初期Ge元素的损失,退火过程有助于Ge元素在SiGe层中的均匀分布,同时也减轻了Ge元素在氧化层下的聚集.在高温条件(1150℃)下制备的SGOI材料应力完全释放,几乎没有引入位错.     

选择性腐蚀Si1-xGex与Si制备绝缘体上超薄应变硅

基于应变硅以及绝缘体上超薄应变硅(SSOI)工艺,使用氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液与质量分数为25%的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液选择性腐蚀Si1-xGex与Si以制备绝缘体上超薄应变硅。研究了质量分数为0.5%～5%的HF和Si1-xGex中Ge的含量对选择性腐蚀的腐蚀速度与选择比的影响,优化了选择性腐蚀工艺。采用氨水、过氧化氢和水的混合溶液处理选择性腐蚀后的Si1-xGex与Si表面,得到了高应变度、高晶体质量的超薄SSOI。采用原子力显微镜(AFM)测试腐蚀速度以及腐蚀后的表面粗糙度;使用喇曼光谱仪表征Si1-xGex以及应变硅的组分以及应变度;使用透射电子显微镜(TEM)对SSOI的晶体质量进行了表征。结果表明,超薄SSOI的表面粗糙度(RMS)为0.446 nm,顶层Si的应变度为0.91%,顶层应变硅层厚度为18 nm,且具有高的晶体质量。     

纳米锂镧锆钽氧粉体复合聚氧化乙烯制备的固态电解质电化学性能的研究

与采用液体电解液的传统二次锂离子电池相比,固态二次锂电池在高能量密度和安全性方面具有显著的潜在优势,近年来成为国内外的研究热点。作为固态二次锂电池的核心组成,固态电解质需要具备高离子电导率、宽电化学窗口、对锂稳定、力学性能优以及可抑制锂枝晶等特性。为达到以上要求,本工作探索制备了由纳米钽掺杂锂镧锆氧（LLZTO）粉体与聚氧化乙烯（PEO）复合的有机-无机复合固态电解质膜材料,对比研究了在有机物PEO中添加锂盐和不添加锂盐对固态电解质膜电导率及电化学特性的影响。发现在PEO-LLZTO复合电解质膜中,虽然PEO不导电,但界面处存在的渗流效应可极大提高膜的总电导率,室温离子电导率可达到2×104 S/cm。这一数值虽然略低于PEO-LiTFSI-LLZTO复合电解质膜（室温条件下电导率为6×104 S/cm）,但无锂盐添加的PEO-LLZTO复合电解质膜表现出较好的电化学稳定性和较强的抑制锂枝晶的能力。将PEO-LLZTO复合电解质膜与Li/LiFePO4和Li/LiFe0.15Mn0.85PO4组装成软包电池,在0.1 C、60 ℃的测试条件下可充分发挥正极材料的容量,并可稳定循环200次以上。     

热处理中Si/SiGe/Si界面互扩散

利用高分辨率X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱(Raman spectrum)研究了由扩散引起Si/Si Ge/Si异质结中Si/Si Ge异质界面互混的现象。结果表明:应变弛豫前Si/Si Ge异质界面互混程度随热载荷的增加而增强;Si/Si Ge异质界面的硼(B)浓度梯度抑制了界面互扩散。总之,Si/Si Ge互扩散作用越强诱发Si/Si Ge异质界面越粗糙,从而导致器件性能恶化。     

SOI在射频电路中的应用

随着射频电路(RF)工作频率和集成度的提高,衬底材料对电路性能的影响越来越大.SOI(Silicon-on-Insulator)结构以其良好的电学性能,为系统设计提供了灵活性.与CMOS工艺的兼容使它能将数字电路与模拟电路混合,在射频电路应用方面显示巨大优势.文章分析了RF电路发展中遇到的挑战和SOI在RF电路中的应用优势,综述了SOI RF电路的最新进展.     

离子注入剥离法制备绝缘体上应变硅及其表征

基于弛豫锗硅衬底上生长双轴应变硅技术、离子注入工艺以及选择性腐蚀方法,制备了8英寸(1英寸=2.54 cm)双轴张应变的绝缘体上应变硅(sSOI)材料。利用喇曼光谱分析、缺陷优先腐蚀以及透射电子显微镜(TEM)等方法表征了sSOI材料的应变度、缺陷密度以及晶体质量;制备了基于sSOI材料的n型金属-氧化层-半导体场效晶体管(n-MOSFET)以表征其电学性能,同时在相同工艺下制备了基于SOI材料的n-MOSFET器件作对比。结果表明,制备的sSOI材料顶层应变硅薄膜的应变为1.01%,并且在800℃热处理后仍能保持;应变硅薄膜厚度为18 nm,缺陷密度为4.0×104cm-2,具有较高的晶体质量;制备的sSOI n-MOSFET器件的开关电流比(Ion/Ioff)达到108,亚阈值斜率为69.31 mV/dec,相比SOI n-MOSFET,其驱动电流提高了10倍。