Si上Ge外延薄膜激光再晶化关键技术研究
发布时间：2021-01-09 09:37
随着微电子、光电子技术的发展,新材料、新技术不断涌现。Si衬底上直接外延生长Ge外延层（Ge/Si）技术,兼具Si衬底与Ge半导体优势,在微电子与光电子领域应用潜力巨大。然而,由于Si与Ge之间存在4.2%的晶格失配,Si衬底上直接生长高质量Ge外延层非常困难。常见的结合循环热退火的两步法工艺虽可制备出高质量Ge/Si外延层,但仍有如下缺点:（1）该工艺通常制备的Ge外延层约1微米厚,薄Ge外延层制备适用性差;（2）该工艺周期长、热预算高。激光再晶化技术为解决该问题提供了一个有效的途径。该技术本质是热致相变的过程,通过控制激光工艺参数,使得一定厚度的Ge外延层熔化并实现晶格重排再结晶,降低Ge外延层位错密度。激光再晶化技术速度快、工艺步骤简单、控制精确,可实现高质量薄Ge/Si的制备。本文基于时域有限差分法,建立了808nm连续激光照射Si上Ge外延层的吸收和反射模型。基于该模型,本文研究了SiO2覆盖层厚度及Ge外延层厚度对808nm连续激光照射Si上Ge外延系统的反射率与吸收率的影响。结果表明:当SiO2覆盖层厚度为150nm时,反射率最...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Li等报道的Ge-on-SOIp-i-n光电探测器结构图
第一章 绪论器件（LED）也可基于 Ge 缓冲层获得，在单片光电集成领域应用潜力大。Jain 等设计了以 Ge/Si 作为底部电池的单片集成 InGaP/GaAs/Ge-Si 多结太阳能电池[15]。其结构及电流电压曲线如图 1.3 所示。该设计采用“Ge on Si”虚衬底作为 III-V 族太阳能电池的底部电池，在考虑和不考虑表面复合速度（SRV）的情况下，该太阳能电池效率分别为 32.70％和 34.42％。Wang 等报道了在 Si 衬底上具有重掺 As 的 Ge 缓冲层上制备了高效单结 GaAs 太阳能电池[16]。AM1.5G 条件下，可实现约 16％的能量转换效率。Almansouri 等研究了 GaInP/GaAs/Ge/Si 串联堆叠结构的多结太阳能电池[17]。并且研究了不同 Ge 缓冲层厚度对串联效率和串联堆叠结构的性能的影响，结果表明 Ge层越厚，由于该非活性缓冲层中的吸收损失，转换效率越低。
图1.5 Ge/Si 外延生长过程中由于晶格失配引起的失配位错和穿透位错 Si 上 Ge 外延层在微电子与光电子领域有着广泛的应用前景，较大的晶格失配率，高质量 Ge/Si 外延层的制备技术仍然面临究新的工艺技术来生长材料，控制失配位错密度的延伸及表面底上的 Ge 外延层具有良好的晶体质量，为 Ge/Si 外延层在微电提供重要的技术支持。 Ge 外延生长技术国内外研究进展 世纪 80 年代起，人们就运用了各种方法在 Si 衬底上外延生长高中报道的 Ge/Si 外延层制备方法主要有 SiGe 渐变缓冲层生长技生长技术、选区外延生长技术等。 SiGe 渐变缓冲层生长技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅基锗薄膜选区外延生长研究[J]. 汪建元,王尘,李成,陈松岩. 物理学报. 2015(12)
[2]非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究[J]. 秦娟娟,邵景珍,刘凤娟,方晓东. 红外与激光工程. 2015(03)
[3]激光晶化制备多晶硅薄膜技术[J]. 袁志军,楼祺洪,周军,董景星,魏运荣,王之江. 激光与光电子学进展. 2007(11)
[4]有限元网格划分的基本原则[J]. 杜平安. 机械设计与制造. 2000(01)
硕士论文
[1]激光表面淬火瞬态温度场的有限元模拟及硬化层深预测[D]. 范雪燕.上海海事大学 2004
本文编号：2966403
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Li等报道的Ge-on-SOIp-i-n光电探测器结构图
第一章 绪论器件（LED）也可基于 Ge 缓冲层获得，在单片光电集成领域应用潜力大。Jain 等设计了以 Ge/Si 作为底部电池的单片集成 InGaP/GaAs/Ge-Si 多结太阳能电池[15]。其结构及电流电压曲线如图 1.3 所示。该设计采用“Ge on Si”虚衬底作为 III-V 族太阳能电池的底部电池，在考虑和不考虑表面复合速度（SRV）的情况下，该太阳能电池效率分别为 32.70％和 34.42％。Wang 等报道了在 Si 衬底上具有重掺 As 的 Ge 缓冲层上制备了高效单结 GaAs 太阳能电池[16]。AM1.5G 条件下，可实现约 16％的能量转换效率。Almansouri 等研究了 GaInP/GaAs/Ge/Si 串联堆叠结构的多结太阳能电池[17]。并且研究了不同 Ge 缓冲层厚度对串联效率和串联堆叠结构的性能的影响，结果表明 Ge层越厚，由于该非活性缓冲层中的吸收损失，转换效率越低。
图1.5 Ge/Si 外延生长过程中由于晶格失配引起的失配位错和穿透位错 Si 上 Ge 外延层在微电子与光电子领域有着广泛的应用前景，较大的晶格失配率，高质量 Ge/Si 外延层的制备技术仍然面临究新的工艺技术来生长材料，控制失配位错密度的延伸及表面底上的 Ge 外延层具有良好的晶体质量，为 Ge/Si 外延层在微电提供重要的技术支持。 Ge 外延生长技术国内外研究进展 世纪 80 年代起，人们就运用了各种方法在 Si 衬底上外延生长高中报道的 Ge/Si 外延层制备方法主要有 SiGe 渐变缓冲层生长技生长技术、选区外延生长技术等。 SiGe 渐变缓冲层生长技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅基锗薄膜选区外延生长研究[J]. 汪建元,王尘,李成,陈松岩. 物理学报. 2015(12)
[2]非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究[J]. 秦娟娟,邵景珍,刘凤娟,方晓东. 红外与激光工程. 2015(03)
[3]激光晶化制备多晶硅薄膜技术[J]. 袁志军,楼祺洪,周军,董景星,魏运荣,王之江. 激光与光电子学进展. 2007(11)
[4]有限元网格划分的基本原则[J]. 杜平安. 机械设计与制造. 2000(01)
硕士论文
[1]激光表面淬火瞬态温度场的有限元模拟及硬化层深预测[D]. 范雪燕.上海海事大学 2004
本文编号：2966403
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