基于云的應(yīng)用和數(shù)據(jù)中心的快速增長,對高容量和緊湊型光鏈路的需求顯著增加。通過將光電子器件和成熟的硅基微電子器件進行集成,即光電集成,有助于解決這些需求。然而,硅基光電集成系統(tǒng)中可靠、低成本和高效率的硅基光源問題,尤其是1550nm通信波段的硅基光源問題還沒有很理想的解決方案。盡管晶圓鍵合技術(shù)已被廣泛研究用于Ⅲ-Ⅴ/Si集成,但是目前仍然存在產(chǎn)量和可擴展性問題。在Si襯底上直接外延生長Ⅲ-Ⅴ族材料被認為是實現(xiàn)Si基光源的最有潛力的方法之一。目前,用于實現(xiàn)1550 nm波長硅基光源的常用Ⅲ-Ⅴ族材料主要為InGaAsP/InP材料系。其中,InP材料與Si之間有～8%的晶格失配,因此在Si襯底上直接外延生長InP材料將會引入高密度位錯。為了降低位錯密度,通常需要引入緩沖層、應(yīng)變超晶格等結(jié)構(gòu),最終使得通過InP材料制備的Si基激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不適合于后續(xù)器件的制備和集成�；贗nGaAs/Si虛擬襯底的硅基激光器制備是通過在Si襯底上外延適當(dāng)組分的InGaAs材料,將InAs/（In）GaAs QD激光器波長擴展至1550 nm通信波段,從而實現(xiàn)長波長激光器。相比于InP與Si之間的晶格失配... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

于襯底和外延薄膜始終保持著一致性，因此當(dāng)外延層晶格常數(shù)大于襯底晶格常數(shù)時，會產(chǎn)生壓應(yīng)變。相反，當(dāng)外延層晶格常數(shù)小于襯底晶格常數(shù)時，產(chǎn)生張應(yīng)變。圖１－１是壓應(yīng)變的外延層沉積在襯底上的贗形生長和異變生長的示意圖。｜丨Ｉ｜｜｜—ＥｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎＰｌａｓｔｉｃｒｅｌａｘａｔｉｏｎ圖ｌ－丨贗形生長和異變生長的示意圖應(yīng)變過大時會發(fā)生應(yīng)變釋放，這會導(dǎo)致外延層和襯底交界面產(chǎn)生線缺陷，這種線缺陷就是失配位錯。失配位錯會沿著晶面向外延層表面?zhèn)鞑�。對于異變外延來說，通常晶格常數(shù)的差值越大，生長過程中產(chǎn)生的穿透位錯密度越高。穿透位錯的密度極大地影響著外延層的質(zhì)量，也影響著后續(xù)器件的制備以及器件的壽命。

還會使得多數(shù)載流子的散射増加，進而影響器件的性能［２Ｑ１。??國??圖１?－２閃辭礦晶格結(jié)構(gòu)??１．２．２?ＩｎＧａＡｓ／Ｓｉ異變夕卜延研究進展??在上一節(jié)中，我們介紹了?Ｓｉ和ＩｎＧａＡｓ材料之間本質(zhì)物理特性的不同，導(dǎo)致??在Ｓｉ襯底上外延ＩｎＧａＡｓ材料存在著諸多困難：包括晶格失配導(dǎo)致的高密度位??錯，熱失配導(dǎo)致的應(yīng)力，極性失配導(dǎo)致的反向疇。其中反向疇問題可以通過使用??４??

?發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)室和加熱系統(tǒng)、用于流量控制的控制系統(tǒng)、用于原位監(jiān)測的原位??監(jiān)測系統(tǒng)以及用于用于尾氣處理的尾氣處理系統(tǒng)。如圖２－１所示：??在這里我們主要介紹氣體輸運系統(tǒng)。氣體輸運系統(tǒng)的功能是向反應(yīng)室內(nèi)輸運??：?ｔ．?ｆｒ?ｉ??國網(wǎng)?！?洗氣塔??！￣ｒＳ?：ｕ??？?，——?圖［Ｍｋ！?Ｉ?真；泵??載??氣生長／放空多路閥門ｆｆ??ＬＪｉｉｌｉＬ?｜?Ｍ１＾７－．．．．．．．．．．．Ｊ??．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ?．?ｊ?］??ｌｉｎｉｎ＇?：?ｊ?Ｗｔ＆ｍＷＭＭ??ｉ?］＿ｚｚ￣ｒ?ｓ??ｉ?Ｉ??圖２－１?ＭＯＣＶＤ生長系統(tǒng)示意圖??各種反應(yīng)劑，比如金屬有機源即ＭＯ源和氫化物源等，以及通過各路閥門控制反??應(yīng)劑的輸入路徑、輸入順序和輸入計量等，從而實現(xiàn)特定外延層材料的生長。如??上圖所示，氣體輸運系統(tǒng)主要包括：用于將ＭＯ源帶到反應(yīng)室的載氣供應(yīng)子系??統(tǒng)，用于發(fā)生反應(yīng)的氫化物供應(yīng)子系統(tǒng)和ＭＯ源供應(yīng)子系統(tǒng)，以及生長／放空多??路組合閥門。ＭＯＣＶＤ生長中需要使用高純度載氣，在ＩｎＧａＡｓ／Ｓｉ的ＭＯＣＶＤ外??延生長中，使用的載氣是高純度氫氣。實驗中使用到的氫化物為ＡｓＨ３，氫化物??是揮發(fā)性的氣態(tài)物質(zhì)


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