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该论文对硅基SiGeC合金体系材料的生长、表征和结构性质以及器件应用开展了深入系统的理论与实验的研究,主要结果有:1.建立、研究、发展了以乙烯(C<,2>H<,4>)为源,在快速加热超低化学气相淀积(RTP/VLP-CVD)过程中非平衡掺碳方法,在国内首次成功生长出具有一定代位式C含量的硅基Si<,1-x-y>Ge<,x>C<,y>和硅基Si<,1-y>C<,y>合金;2.研究给出了C<,2>H<,4>+SiH<,4>+GeH<,4>气源,硅基Si<,1-x-y>Ge<,x>C<,y>和Si<,1-y>C<,y>合金的CVD生长规律,指出了有效掺C的途径.用拉曼(Raman)光谱和红外付利叶变换光谱(FTIR)为表征手段,通过测量Raman频移和FTIR光谱中608cm<-1>处特征峰的峰高计算代位式的C含量,并通过对比730cm<-1>处的峰高以显示样品晶体质量.实验结果表明:较低的生长温度和较高的SiH<,4>/C<,2>H<,4>流量比有助于代位式C原子的形成和材料晶体质量的提高;3.研究分析了Si<,1-y>C<,y>合金的化学结构及其热稳定性,揭示了生长及退火过程中温度对C原子化学结构的作用规律.利用x射线光电子能谱(XPS)测量Si<,1-y>C<,y>合金样品中Cls的结合能以确定生长温度对C原子化学结构的影响:生长温度越高,越趋于形成β-SiC结构.在高温退火的情况下,光荧光谱(PL)显示在440nm处出现荧光峰,与FTIR和XPS结果相对应,说明高温退火可以形成β-SiC;4.根据实验结果,在国际上首次提出Si<,1-x-y>Ge<,x>C<,y>和Si<,1-y>C<,y>合金生长的微观机理.理论分析表明,较低的生长温度、较高的淀积速率以及形成并保持Si-C键能有效地抑制C原子在生长表面的扩散,使得生长在远离平衡的条件下进行,对代位式C原子的形成起着致关重要的作用;5.研究了Ge基富Ge的GeSi合金的生长,在国际上首次成功制备出Ge基GeSi合金红外光电探测器,其工作波段在0.9μm~1.8μm之间,峰值波长分别为1.33μm和1.5μm.与Ge探测器相比,GeSi探测器具有较高的响应度和较小的暗电波;6.从理论上研究分析了柔性衬底异质外延方法的可行性,计算出柔性衬底上生长纯Ge的临界厚度与柔性衬底厚度的关系曲线,为柔性衬底的实际应用奠定了基础.