Si亚微米图形衬底制作及低维结构的生长
发布时间：2022-01-07 20:51
目前硅材料可以实现大部分关键的光电功能器件,但与CMOS工艺兼容的商用硅基光电器件还没有实现,其核心问题在于Si的间接带隙物理特性对材料发光的限制。GeSi低维结构有可能规避这一限制,然而自组装量子点由于成核位置不确定,尺寸大小不均匀,会导致发光峰的非均匀展宽,从而降低低维结构的光电性能。采用图形衬底生长低维结构,可以控制低维结构的成核位置和尺寸,但获得均匀低成本的图形衬底及在其上外延高质量的低维材料一直是研究的难点。本论文针对以上问题提出了一种制备高质量亚微米图形衬底的方法,即采用激光干涉光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法制备图形衬底,并围绕着亚微米图形衬底制备的优化以及在此衬底上低维GeSi结构的生长进行研究,主要工作分为以下几个方面:（1）提出了一种制备低成本高质量硅亚微米图形衬底的方法。该方法结合了低成本高精度的激光干涉曝光,干法刻蚀和湿法腐蚀来制备图形衬底。同时干法刻蚀的产物作为湿法腐蚀的掩膜层,避免了薄膜蒸镀和图形反转,简化了操作流程。成功制备了周期为450 nm,尺寸为240 nm倒金字塔图形,以及周期为600nm,尺寸为100 nm的V形凹槽图形。（2）为了优化GeS...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：88 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金刚石结构
第1章 绪论常温下，Si 带隙为 ESi= 1.12 eV，Ge 为 EGe= 0.66 eV。GeSi 合金也是间接带隙半导体材料，无应变 GeSi 合金，当组分 x > 0.85，其为类 Ge 结构，导带极小值位于<111>方向，带隙为：GeSi 合金当组分 x < 0.85，其为类 Si 结构，导带极小值位于<001>方向，带隙为：
图 1.3 在 Si（100）衬底上生长的 GexSi1-x应变合金的带隙[45]Figure 1.3 Band gaps of GexSi1-xstrain alloys grown on Si (100) substra 1.3 所示，曲线（a）是无应变 GeSi 合金的带隙，曲线（b）无失配位错的 GeSi 异质层的带隙，其中阴影部分为 GeSi 合金带的轻空穴带和中空穴带的能量，可以看出应变层的带隙要比金材料小。而且应变 GeSi 异质层能带结构均为类 Si，不存在值位于<001>方向[43]。i 衬底上生长 GeSi 异质层是不稳定的，应变能会随着所生长外增加。GeSi 异质层的生长属于层状-岛装生长模式，即 SK 生长为层状生长模式，随着生长厚度超过二维生长的临界厚度，G生长模式，这是应变能释放的过程，此时形成了无位错小岛，，应变能以形成失配位错的形式释放出来，这个临界厚度为产
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of 4-Inch Nano Patterned Wafer with High Uniformity by Laser Interference Lithography[J]. 乐艮,雷宇,迭俊珲,贾海强,陈弘. 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)
本文编号：3575247
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：88 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金刚石结构
第1章 绪论常温下，Si 带隙为 ESi= 1.12 eV，Ge 为 EGe= 0.66 eV。GeSi 合金也是间接带隙半导体材料，无应变 GeSi 合金，当组分 x > 0.85，其为类 Ge 结构，导带极小值位于<111>方向，带隙为：GeSi 合金当组分 x < 0.85，其为类 Si 结构，导带极小值位于<001>方向，带隙为：
图 1.3 在 Si（100）衬底上生长的 GexSi1-x应变合金的带隙[45]Figure 1.3 Band gaps of GexSi1-xstrain alloys grown on Si (100) substra 1.3 所示，曲线（a）是无应变 GeSi 合金的带隙，曲线（b）无失配位错的 GeSi 异质层的带隙，其中阴影部分为 GeSi 合金带的轻空穴带和中空穴带的能量，可以看出应变层的带隙要比金材料小。而且应变 GeSi 异质层能带结构均为类 Si，不存在值位于<001>方向[43]。i 衬底上生长 GeSi 异质层是不稳定的，应变能会随着所生长外增加。GeSi 异质层的生长属于层状-岛装生长模式，即 SK 生长为层状生长模式，随着生长厚度超过二维生长的临界厚度，G生长模式，这是应变能释放的过程，此时形成了无位错小岛，，应变能以形成失配位错的形式释放出来，这个临界厚度为产
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of 4-Inch Nano Patterned Wafer with High Uniformity by Laser Interference Lithography[J]. 乐艮,雷宇,迭俊珲,贾海强,陈弘. 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)
本文编号：3575247
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