Fabrication of 1.55μm Si-Based Resonant Cavity Enhanced Photodetectors

A novel bonding method using silicate gel as bonding medium is developed.High reflective SiO2/Si mirrors deposited on silicon substrates by e-beam deposition are bonded to the active layers at a low temperature of 350℃ without any special treatment on bonding surfaces.The reflectivities of the mirrors can be as high as 99.9%.A Si-based narrow band response InGaAs photodetector is successfully fabricated,with a quantum efficiency of 22.6% at the peak wavelength of 1.54μm,and a full width at half maximum of about 27nm.This method has a great potential for industry processes.

氧离子束辅助激光淀积生长ZnO/Si的研究

利用X射线衍射(XRD),X射线摇摆曲线(XRC)和X射线光电子能谱(XPS)分析方法对氧离子束辅助激光淀积生长的ZnO/Si异质结薄膜进行了分析.结果表明:用该法可生长出高度c轴单一取向ZnO薄膜,XRC的半高宽度(FWHM)仅为2.918°.表明此生长方法经优化,可生长出单晶质量很好的ZnO/Si薄膜.

Preparation of 50mm 3C-SiC/Si(111) as Substrates Suited for Ⅲ-Nitrides

50mm SiC films with high electrical uniformity are grown on Si(111) by a newly developed vertical low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) reactor.Both in-situ n- and p-type doping of 3C-SiC are achieved by intentional introduction of ammonia and boron into the precursor gases.The dependence of growth rate and surface morphology on the C/Si ratio and optimized growth conditions is obtained.The best electrical uniformity of 50mm 3C-SiC films obtained by non-contact sheet resistance measurement is ±2.58%.GaN films are grown atop the as-grown 3C-SiC/Si(111) layers using molecular beam epitaxy (MBE).The data of both X-ray diffraction and low temperature photoluminescence of GaN/3C-SiC/Si(111) show that 3C-SiC is an appropriate substrate or buffer layer for the growth of Ⅲ-nitrides on Si substrates with no cracks.

厚表层Si柔性绝缘衬底上SiC薄膜的外延生长

利用LPCVD方法,在厚表层Si(SOL≈0.5μm)柔性绝缘衬底(SOI)(001)上外延生长出了可与硅衬底上外延晶体质量相比拟的SiC/SOI,表明SOI是一种很有潜力的柔性衬底. Raman 光谱结果表明SiC/SOI外延层比SiC/Si外延层有更大的残存应力,对此从理论上进行了解释.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和喇曼散射光谱(RAM)技术研究了外延材料的晶体结构、界面性质和应变情况.

Fabrication of SiGe/Si Multi-Quantum Wells Resonant-Cavity-Enhanced Detector

A SiGe/Si multi-quantum wells resonant-cavity-enhanced(RCE) detector with high reflectivity bottom mirror is fabricated by a new method.The bottom mirror is deposited in the hole,which is etched from the backside of the sample by ethylenediamine-pyrocatechol-water(EPW) solution with the buried SiO2 layer in SOI substrate as the etching-stop layer.Reflectivity spectrum indicates that the mirror deposited in the hole has a reflectivity as high as 99% in the range of 1.2～1.5μm.The peak responsivity of the RCE detector at 1.344μm is 1.2mA/W and the full width at half maximum is 12nm.Compared with the conventional p-i-n photodetector,the responsivity of RCE detector is enhanced 8 times.

低能离子束方法制备磁性Fe-Si合金薄膜

利用质量分离的低能离子束技术,获得了磁性Fe-Si合金薄膜.利用俄歇电子能谱法(AES)、X射线衍射法(XRD)以及交变梯度样品磁强计(AGM)测试了样品的组分、结构以及磁特性.测试结果表明在室温下制备的Fe-Si合金是Fe组分渐变的非晶薄膜,具有室温铁磁性.当衬底温度为300℃时制备的非晶Fe-Si薄膜中有Fe硅化物FeSi相产生,样品的铁磁性被抑制.

低能离子束方法制备重掺杂Fe的Si:Fe固溶体

利用质量分离的低能离子束方法,以离子能量为1000eV,剂量为3×1017cm-2,室温下往p型Si(111)单晶衬底注入Fe离子,注入的样品在400 C真空下进行热处理.俄歇电子能谱法(AES)对原位注入样品深度分析表明Fe离子浅注入到p型Si单晶衬底,注入深度约为42nm.X射线衍射法(XRD)对热处理样品结构分析发现只有Si衬底的衍射峰,没有其他新相.X射线光电子能谱法(XPS)对热处理样品表面分析发现Fe2p束缚能对应于单质Fe的峰,没有形成Fe的硅化物.这些结果表明重掺杂Fe的Si:Fe固溶体被制备.电化学C-V法测量了热处理后样品载流子浓度随深度的分布,发现Fe重掺杂Si致使Si的导电类型从p型转为n型,Si:Fe固溶体和Si衬底形成pn结,具有整流特性.

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.

Si基片上掺Ge SiO2的火焰水解法制备

用火焰水解法在单晶Si片上沉积了掺Ge的SiO2(GeO2-SiO2)粉末,随后在高温炉中将此粉末烧结成玻璃.用光学显微镜观察了样品表面形貌,研究了不同的烧结工艺对样品形貌的影响.用X射线光电子能谱检测了样品的元素组成,并用棱镜耦合法测量了样品的折射率和厚度.结果表明,用适宜的工艺条件制备出的掺Ge的SiO2具有表面平整光滑,折射率和厚度可调等优点,适合用作Si基SiO2波导器件的芯层.

突破间接带局限创新Si基激光器

Si基高效发光与受激光发射是Si基光子学突破性发展的关键课题,它的实现对Si基微电子学的发展有深远的重大意义.由于受到天然Si材料间接带能带结构的限制,Si材料的发光效率极低,更谈不上可实现受激光发射,人工改性就成为当代研究、开拓的主要途径.新的Si基直接带体材料(如β-FeSi2等)的探索,Ge/Si量子阱、超晶格、量子点的能带工程介观改性,子带发光跃迁的探索,异类元素插入短周期超晶格中的化学键改性,以及SiO2高浓度nc-Si的生成和高激活度稀土离子的掺入发光等已开展了多途径的研究,不同程度上取得了重要的进展,一种MIS结构电子隧道注入高效发光器件已在SiO2:RE MOS结构中实现.运用激光器件物理的深入设计和新的器件技术的引入,可以预计本世纪初叶,对实现Si基激光器的奢望将会成为现实,无疑它对Si基光子学、Si基集成光电子学乃至信息高科技的发展将作出历史性的巨大贡献.

SiON对Si基SiO_2 AWG偏振补偿的数值分析

采用全矢量交替方向隐含迭代方法系统分析了高折射率SiON薄膜对Si基SiO2阵列波导光栅中波导应力双折射的影响.分析结果表明在芯区上或下表面沉积SiON薄膜可以明显减小Si基SiO2阵列波导光栅(AWG)中波导的应力双折射,但这两种补偿方法容易使模场偏移中心位置,不利于波导与光纤的耦合.理想的补偿方法是在芯区上下同时补偿,可减小模场偏移,并用该方法设计了偏振无关的16通道AWG.

双异质外延Si/Al_2O_3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空MOCVD外延生长γ氧化铝的技术和利用SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延Si/γ-Al2O3/Si单晶薄膜以及用其研制Si/γ-Al2O3/Si CMOS场效应晶体管、Si/γ-Al2O3/Si CMOS集成电路的初步结果.

Si/Si直接键合界面性质的研究

通过三步直接键合方法实现了Si/Si键合.采用XPS、FTIR、I-V、拉伸强度等手段对Si/Si键合结构的界面特性作了深入广泛的研究.研究结果表明,高温退火后,在键合界面没有Si-H和Si-OH网络存在,键合界面主要由单质Si和不定形氧化硅SiOx组成.同时,研究还表明,I-V特性和键合强度强烈地依赖于退火温度.

小尺寸Si/Ge量子点内应变和组分的拉曼光谱表征

本文详细地研究了原始生长和退火处理后的Si/Ge量子点的拉曼光谱.我们观测到了Si/Ge量子点的一系列本征的拉曼振动模以及Ge-Ge模的LO和TO声子峰间4.2cm-1的频率劈裂.通过这些参数, 我们自洽地确定了原始生长的平面直径为20nm和高为2nm的Si/Ge量子点内Ge的平均组分为80%,平均应变为-3.4%.分析清楚地表明了这种小尺寸的Si/Ge量子点内的应变仍遵从双轴应变,并且应变的释放主要由量子点和Si隔离层间Si-Ge原子互扩散决定.

低能离子束方法制备Fe组分渐变的Fe-Si薄膜

利用质量分离的低能离子束技术，获得了Fe组分渐变的Fe-Si薄膜。利用俄歇电子能谱法(AEs)、x射线衍射法(XRD)以及x射线光电子能谱法(XPS)测试了薄膜的组分、结构特性。测试结果表明，在室温下制备的Fe-Si薄膜呈非晶态。非晶薄膜在400℃下退火20 rmn后晶化，没有Fe的硅化物相形成。退火后Fe-Si薄膜的Fe组分从表面向内部逐渐降低。