图形化SOI衬底上侧向外延生长GaN研究

采用MOCVD系统,在图形化的绝缘体上硅(SOI:silicon-on-insulator)衬底上侧向外延生长了GaN薄膜。利用SEM、TEM和Raman光谱对生长的GaN薄膜的质量进行了分析研究。研究发现,在GaN的侧向外延生长区域,侧向生长的GaN能够完全合并,GaN薄膜内的残余应力减小,穿透位错密度大幅度降低。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

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.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

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。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

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。     

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。     

C~+离子注入SiGe衬底提高NiSiGe表面和界面特性研究

本文主要研究了不同剂量C+离子预先注入Si0.8Ge0.2衬底后,对Ni和Si0.8Ge0.2反应的影响。研究结果充分表明:C+离子注入的Si0.8Ge0.2衬底,降低了Ni和Si0.8Ge0.2反应的速度,提高了NiSi0.8Ge0.2的热稳定性。此外,我们发现C原子分布在NiSi0.8Ge0.2/Si0.8Ge0.2的界面,大幅度降低了NiSi0.8Ge0.2表面和NiSi0.8Ge0.2/Si0.8Ge0.2界面的粗糙度,高剂量C+注入的样品效果更为明显。     

ZnO薄膜材料的发光谱

随着人们对ZnO薄膜材料发光特性的不同深入，发现了不同能量位置的多个发光峰，本文对用不同方法制备的ZnO薄膜材料的发光谱、发光特性及其相应的发光机制、国内外研究动态进行了综合评述。介绍了由带间跃迁、激子复合和缺陷能级引起的发光和发光谱特性。