在過去的幾十年中,IV族半導體光電子器件在光電子集成,高速光通信和高速信號處理方面有著廣泛的應用。Ge被認為是基于Si的光電探測器中最佳的候選材料。由于Ge薄膜外延生長技術(shù)的突破促使Si上Ge薄膜光電探測器的進步。Ge能帶間接帶隙小于直接帶隙,所以Ge是間接帶隙半導體,在光學應用中相對受到限制。為了克服這一困難,合成高質(zhì)量的GeSn合金引起了人們極大的興趣。Sn的添加可以降低直接帶隙,并且可以通過控制Sn的含量實現(xiàn)吸收紅外光波長的可調(diào)性,因此GeSn材料在紅外光電探測方向有很好的應用前景。在如何制備更高質(zhì)量GeSn薄膜的研究中,本文在兩個方面做了改良。第一,選擇GaAs作為基片,GaAs的晶格常數(shù)和Ge晶胞尺寸僅相差0.1%,這導致GaAs上的Ge緩沖層中穿透位錯的密度遠遠小于Si上Ge緩沖層。從而大大降低了Ge緩沖層滲入GeSn薄膜中的延伸結(jié)構(gòu)缺陷,從而減少了Sn的表面偏析和塑性松弛。第二,嘗試制備三維外延結(jié)構(gòu)的GeSn薄膜,大多薄膜光電探測器的都是二維平面結(jié)構(gòu)的,制備三維外延結(jié)構(gòu)的薄膜光電探測器可以改良二維結(jié)構(gòu)的薄膜光電探測器的性能。本文嘗試制作了二維結(jié)構(gòu)的GaAs-GeSn薄膜P... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 GaAs-GeSn薄膜及光電探測器研究概述
        1.2.1 GeSn薄膜概述
        1.2.2 GaAs-GeSn光電探測器概述
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 GeSn光電探測器的相關(guān)理論
    2.1 砷化鎵基GeSn薄膜PIN光電探測器的相關(guān)理論
        2.1.1 GaAs-GeSn合金的基本性質(zhì)
        2.1.2 P-I-N結(jié)構(gòu)光電探測器原理
        2.1.3 薄膜光電探測器的三維外延結(jié)構(gòu)原理
    2.2 砷化鎵基GeSn光電探測器制備工藝
        2.2.1 分子束外延生長原理
        2.2.2 磁控濺射生長原理
        2.2.3 半導體光刻刻蝕技術(shù)
    2.3 實驗測試方法
        2.3.1 X射線衍射
        2.3.2 X射線光電子能譜
        2.3.3 掃描電子顯微鏡與電子探針分析
        2.3.4 原子力顯微鏡
        2.3.5 拉曼光譜測試
        2.3.6 紅外光譜測試
        2.3.7 暗電流及光暗電流比測試
    2.4 本章小結(jié)
第三章 二維GaAs-GeSn薄膜及其光電探測器性能研究
    3.1 二維GaAs-GeSn薄膜及光電探測器制作流程
        3.1.1 二維GaAs-GeSn薄膜的制備流程
        3.1.2 二維GaAs-GeSn光電探測器的制備流程
    3.2 二維GaAs-GeSn薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能研究
        3.2.1 二維GaAs-GeSn薄膜AFM表面形貌表征
        3.2.2 二維GaAs-GeSn薄膜XRD表征
        3.2.3 二維GaAs-GeSn薄膜XPS分析
        3.2.4 二維GaAs-GeSn薄膜拉曼圖譜分析
    3.3 二維GaAs-GeSn薄膜紅外吸收光譜分析
    3.4 二維GaAs-GeSn薄膜光電探測器性能分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 三維GaAs-GeSn薄膜及光電探測器性能研究
    4.1 基于三維外延結(jié)構(gòu)GaAs-GeSn光電探測器的制備工藝
    4.2 三維GaAs-GeSn薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能研究
    4.3 不同刻蝕深度三維GeSn光電探測器性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻
碩士期間所取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]近紅外光電探測器的發(fā)展與應用[J]. 吳國安,羅林保.  物理. 2018(03)
[2]光刻膠用底部抗反射涂層研究進展[J]. 王寬,劉敬成,劉仁,穆啟道,鄭祥飛,紀昌煒,劉曉亞.  影像科學與光化學. 2016(02)

博士論文
[1]石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)光電探測器性能研究[D]. 朱淼.清華大學 2015

碩士論文
[1]鍺錫薄膜的分子束外延生長與光電探測器性能研究[D]. 肖勇.電子科技大學 2018
[2]GeSn發(fā)光二極管研究[D]. 魏璇.西安電子科技大學 2014



本文編號：3053195