發(fā)布時間：2022-01-07 20:51

　　目前硅材料可以實現(xiàn)大部分關(guān)鍵的光電功能器件,但與CMOS工藝兼容的商用硅基光電器件還沒有實現(xiàn),其核心問題在于Si的間接帶隙物理特性對材料發(fā)光的限制。GeSi低維結(jié)構(gòu)有可能規(guī)避這一限制,然而自組裝量子點由于成核位置不確定,尺寸大小不均勻,會導致發(fā)光峰的非均勻展寬,從而降低低維結(jié)構(gòu)的光電性能。采用圖形襯底生長低維結(jié)構(gòu),可以控制低維結(jié)構(gòu)的成核位置和尺寸,但獲得均勻低成本的圖形襯底及在其上外延高質(zhì)量的低維材料一直是研究的難點。本論文針對以上問題提出了一種制備高質(zhì)量亞微米圖形襯底的方法,即采用激光干涉光刻、干法刻蝕和濕法腐蝕相結(jié)合的方法制備圖形襯底,并圍繞著亞微米圖形襯底制備的優(yōu)化以及在此襯底上低維GeSi結(jié)構(gòu)的生長進行研究,主要工作分為以下幾個方面:（1）提出了一種制備低成本高質(zhì)量硅亞微米圖形襯底的方法。該方法結(jié)合了低成本高精度的激光干涉曝光,干法刻蝕和濕法腐蝕來制備圖形襯底。同時干法刻蝕的產(chǎn)物作為濕法腐蝕的掩膜層,避免了薄膜蒸鍍和圖形反轉(zhuǎn),簡化了操作流程。成功制備了周期為450 nm,尺寸為240 nm倒金字塔圖形,以及周期為600nm,尺寸為100 nm的V形凹槽圖形。（2）為了優(yōu)化GeS... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

金剛石結(jié)構(gòu)

第1章 緒論常溫下，Si 帶隙為 ESi= 1.12 eV，Ge 為 EGe= 0.66 eV。GeSi 合金也是間接帶隙半導體材料，無應變 GeSi 合金，當組分 x > 0.85，其為類 Ge 結(jié)構(gòu)，導帶極小值位于<111>方向，帶隙為：GeSi 合金當組分 x < 0.85，其為類 Si 結(jié)構(gòu)，導帶極小值位于<001>方向，帶隙為：

圖 1.3 在 Si（100）襯底上生長的 GexSi1-x應變合金的帶隙[45]Figure 1.3 Band gaps of GexSi1-xstrain alloys grown on Si (100) substra 1.3 所示，曲線（a）是無應變 GeSi 合金的帶隙，曲線（b）無失配位錯的 GeSi 異質(zhì)層的帶隙，其中陰影部分為 GeSi 合金帶的輕空穴帶和中空穴帶的能量，可以看出應變層的帶隙要比金材料小。而且應變 GeSi 異質(zhì)層能帶結(jié)構(gòu)均為類 Si，不存在值位于<001>方向[43]。i 襯底上生長 GeSi 異質(zhì)層是不穩(wěn)定的，應變能會隨著所生長外增加。GeSi 異質(zhì)層的生長屬于層狀-島裝生長模式，即 SK 生長為層狀生長模式，隨著生長厚度超過二維生長的臨界厚度，G生長模式，這是應變能釋放的過程，此時形成了無位錯小島，，應變能以形成失配位錯的形式釋放出來，這個臨界厚度為產(chǎn)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fabrication of 4-Inch Nano Patterned Wafer with High Uniformity by Laser Interference Lithography[J]. 樂艮,雷宇,迭俊琿,賈海強,陳弘.  Chinese Physics Letters. 2018(05)
[2]Quantum dot lasers for silicon photonics [Invited][J]. Alan Y.Liu,Sudharsanan Srinivasan,Justin Norman,Arthur C.Gossard,John E.Bowers.  Photonics Research. 2015(05)



本文編號：3575247