硅、锗MOS结构的场致二阶非线性光学效应的研究
发布时间：2021-01-09 17:03
硅、锗MOS结构是硅基和锗基半导体器件的基本结构单元,作为集成电路基本器件单元的MOSFET和CMOS中的栅区就是典型的MOS结构。MOS结构中的界面特性对器件性能的影响巨大,因此分析MOS结构的界面性质十分重要。早期,人们对硅、锗材料表面和界面的场致二次谐波产生效应进行了深入研究,并将其发展为检测硅、锗材料表面和界面性质的有效方法。但是人们对硅和锗表面、特别是硅和锗MOS结构界面处的场致Pockels效应和场致光整流效应研究甚少。因此,本论文将重点开展这方面的研究工作,并探索将场致Pockels效应和场致光整流效应作为表面和界面分析方法的可行性。论文的主要研究工作和取得的研究结果如下:1.基于经典极化理论,对场致Pockels效应和场致光整流效应进行了理论描述。测量了Si（100）和Si（110）MOS结构中界面层和表层的Pockels效应和光整流效应。发现SiO2/Si界面处的Pockels信号和光整流信号远强于无SiO2薄膜的硅表层中的相应信号。Raman光谱结果表明,Si（100）和Si（110）晶面沉积SiO2...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOSFET的基本结构示意图(a)NMOS器件(b)PMOS器件
图 1 .2 CMOS 反相器的基本结构示意图基本器件单元的 MOSFET，其绝缘栅 MOS 结构的性能优劣常常可靠性影响巨大，因此，检测和分析基本 MOS 结构的性能显得尤前分析 MOS 结构的主要方法是 C-V 特性测试法，通过高、低频试，可以得到氧化层中电荷密度、氧化层与硅表面之间的界面态，电学测量需要在金属电极上连接探针和导线，从而引入寄生电路本身造成电磁干扰。因此，发展一种无干扰的检测 MOS 特行。.2 集成电路和 MOS 结构的光学检测方法.2.1 电光检测技术
而且可以实现实时的在片检测。因此，利用光学探测技术检测和 MOS 结构是一个不错的选择。从二十世纪八十年代开始，基于线性电光效应的电光检测技术发展起来其具有无损伤、无侵扰、空间分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点而受注，成为检测集成电路和电子器件中电场分布的一个有效方法[6-10]。所光效应是指：直流或低频（相对于光子频率而言）电场使得不具有反演的晶体折射率变化量与电场强度成正比的现象。这一现象最早是由德国 Friedrich CarlAlwin Pockels 于 1893 年研究发现的[11]，所以也被称为 P。电光检测技术的基本原理就是将一束已知偏振态（一般为线偏振）的射到具有 Pockels 效应的器件中，由于器件的电场改变了器件基底材料，产生了双折射现象，从而使得探测光的偏振态发生了改变，通过检偏器件透射（或反射）的探测光的偏振态的改变量，即可得到器件中电场
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical rectification and Pockels effect as a method to detect the properties of Si surfaces[J]. 王琦,张丽,王鑫,全海燕,陈占国,赵纪红,刘秀环,侯丽新,高延军,贾刚,陈少武. Chinese Optics Letters. 2017(06)
[2]Electro-optic effects induced by the built-in electric field in a {001}-cut silicon crystal[J]. 王琦,张海,刘念,赵佰军,刘秀环,侯丽新,高延军,贾刚,陈占国. Chinese Optics Letters. 2016(01)
[3]硅材料场致等效二阶极化率张量的研究[J]. 刘秀环,陈占国,贾刚,张晓婷,张玉红. 光学学报. 2005(10)
[4]硅／硅直接键合应力的Raman谱研究[J]. 黄庆安,张会珍,陈军宁,童勤义. 应用科学学报. 1994(03)
[5]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
博士论文
[1]硅、锗材料的电光效应和光整流效应的研究[D]. 王琦.吉林大学 2017
[2]硅材料电光效应的研究[D]. 张玉红.吉林大学 2008
本文编号：2967058
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOSFET的基本结构示意图(a)NMOS器件(b)PMOS器件
图 1 .2 CMOS 反相器的基本结构示意图基本器件单元的 MOSFET，其绝缘栅 MOS 结构的性能优劣常常可靠性影响巨大，因此，检测和分析基本 MOS 结构的性能显得尤前分析 MOS 结构的主要方法是 C-V 特性测试法，通过高、低频试，可以得到氧化层中电荷密度、氧化层与硅表面之间的界面态，电学测量需要在金属电极上连接探针和导线，从而引入寄生电路本身造成电磁干扰。因此，发展一种无干扰的检测 MOS 特行。.2 集成电路和 MOS 结构的光学检测方法.2.1 电光检测技术
而且可以实现实时的在片检测。因此，利用光学探测技术检测和 MOS 结构是一个不错的选择。从二十世纪八十年代开始，基于线性电光效应的电光检测技术发展起来其具有无损伤、无侵扰、空间分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点而受注，成为检测集成电路和电子器件中电场分布的一个有效方法[6-10]。所光效应是指：直流或低频（相对于光子频率而言）电场使得不具有反演的晶体折射率变化量与电场强度成正比的现象。这一现象最早是由德国 Friedrich CarlAlwin Pockels 于 1893 年研究发现的[11]，所以也被称为 P。电光检测技术的基本原理就是将一束已知偏振态（一般为线偏振）的射到具有 Pockels 效应的器件中，由于器件的电场改变了器件基底材料，产生了双折射现象，从而使得探测光的偏振态发生了改变，通过检偏器件透射（或反射）的探测光的偏振态的改变量，即可得到器件中电场
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical rectification and Pockels effect as a method to detect the properties of Si surfaces[J]. 王琦,张丽,王鑫,全海燕,陈占国,赵纪红,刘秀环,侯丽新,高延军,贾刚,陈少武. Chinese Optics Letters. 2017(06)
[2]Electro-optic effects induced by the built-in electric field in a {001}-cut silicon crystal[J]. 王琦,张海,刘念,赵佰军,刘秀环,侯丽新,高延军,贾刚,陈占国. Chinese Optics Letters. 2016(01)
[3]硅材料场致等效二阶极化率张量的研究[J]. 刘秀环,陈占国,贾刚,张晓婷,张玉红. 光学学报. 2005(10)
[4]硅／硅直接键合应力的Raman谱研究[J]. 黄庆安,张会珍,陈军宁,童勤义. 应用科学学报. 1994(03)
[5]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
博士论文
[1]硅、锗材料的电光效应和光整流效应的研究[D]. 王琦.吉林大学 2017
[2]硅材料电光效应的研究[D]. 张玉红.吉林大学 2008
本文编号：2967058
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