【摘 要】
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硅和锗是被大家所熟知的一种半导体材料,是目前主导整个微电子工业的基石材料。锗硅合金在光电、探测、热电、高速器件等半导体器件领域,以及作为连接三五族材料、GeSn合金和
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硅和锗是被大家所熟知的一种半导体材料,是目前主导整个微电子工业的基石材料。锗硅合金在光电、探测、热电、高速器件等半导体器件领域,以及作为连接三五族材料、GeSn合金和硅基材料的纽带等方面都具有重要的研究价值。然而,因为硅和锗之间较大的晶格失配度（4.2%）,如何在硅衬底上生长出晶格质量较好,表面较平整的锗硅薄膜甚至纯锗,一直是外延生长中的挑战。本论文的主要研究内容为:利用分子束外延技术,在Si（100）衬底上外延生长覆盖全组分的GexSi1-x（0xSi1-x/Si的异质结构。此外,我们还研究了原位退火和非原位退火对样品的影响。主要研究成果总结如下:（1）发现了低温生长条件下（100-400℃）可以实现GexSi1-x（0xSi1-x薄膜。（2）优化了外延生长条件,在Si（100）衬底上生长出了全组分的GexSi1-x（0xSi1-x薄膜的弛豫临界厚度可以通过降低生长温度提高。（5）生长出了晶格质量较好,且界面清晰的GexSi1-x/Si异质结构。（6）退火研究发现,合适的退火条件利于样品的弛豫或使样品内弛豫程度趋于一致,但是需要通过产生缺陷和位错来释放应力,从而使得样品的表面起伏度稍有变大。500-600℃是我们生长的纯锗样品在氮气氛围保护下退火的极限温度。综上所述,本论文系统的研究了 Si（100）衬底上GexSi1-x（0xSi1-x薄膜,并对其弛豫程度和调控手段进行了研究。这个工作为接下来Si上集成GeSn合金以及Ⅲ-Ⅴ族半导体提供了重要的材料平台。
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