Si83Ge17／Si压应变衬底上HfO2栅介质薄膜的电学性能

本文用射频磁控溅射方法在p-si83Ge17／Si压应变衬底上沉积制备Hf02栅介质薄膜,研究其后退火处理前后的电学性能,并与相同条件沉积在无应变p-Si衬底上Hf02薄膜的电学性能进行对比研究．物性测试分析结果表明,沉积Hf02薄膜为单斜相（m-Hf02）多晶薄膜,薄膜介电常数的频率依赖性较小,1MHz时薄膜介电常数k约为23．8．在相同的优化制备条件下,沉积在si83Ge17／si衬底上的Hf02薄膜电学性能明显优于沉积在Si衬底上的薄膜样品：薄膜累积态电容增加;平带电压‰骤减至-0．06V;电容．电压滞后回线明显减小;-1V栅电压下漏电流密度,减小至2．51 x 10-5A·cm-2．实验对比结果表明Si83Ge17应变层能有效地抑制Hf02与si之间的界面反应,改善HfO2／Si界面性质,从而提高薄膜的电学性能．     

Si上Ge薄膜特性研究

为了克服Ge雪崩光电二极管(APD)中因Ge的电子与空穴的碰撞离化系数相差不大带来的的较大噪声的缺点,拟研制一种新的器件--Ge/Si的吸收倍增分离雪崩光电二极管(SAM-APD). 先在n-Si衬底上用B+ 注入和分子束外延(MBE)2种方法分别形成p-Si,然后用MBE的方法在其上外延一层Ge膜.利用透射电镜、X光双晶衍射、Hall剥层测量等方法对Ge膜的单晶质量、电特性以及材料的p-n结特性做了分析比较,得到的结论是:Ge膜的单晶质量、电特性都比较好,直接生长的Ge膜的质量要优于经离子注入的Ge膜;但p-n结特性却是经离子注入的要好于直接生长的.     

应变Ge1-yCy合金的带隙

采用基于局域密度泛函理论和虚晶近似下的从头赝势法，研究Si(001)和Ge（001）衬底上的应变Ge1-yCy合金，其带隙随碳含量和晶格失配度的变化情况。结果发现，带隙对应变条件非常敏感。硅衬底上应变Ge1-yCy合金的带隙随碳组分的增加而增加，而锗衬底上应变Ge1-yCy合金的带隙随炭组分的增加而减小。     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

SixGel-x/Si和Si/Ge应变层超晶格及其器件的应用

SixGel-x/Si和Si/Ge应变层超晶格(SLS)的新颖物理特性显示了它们在各种半导体器件应用方面的诱人前景。本文综述了这类超晶格的生长特性、能带结构以及它们的电学和光学特性。最后介绍了它们在HBTs,p沟BICFETs,n沟和p沟MODFETs以及p-i-n和APD光电探测器应用方面的进展。     

圆锥形图形化蓝宝石衬底对MOCVD生长GaN外延膜的位错密度和应力应变影响

通过金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）方法在2．5μm×1．6μm×0．5μm圆锥形图形化蓝宝石衬底（CPSS）和没有图形化平面蓝宝石衬底（uss）上生长GaN外延膜．高分辨率X射线衍射仪（HRXRD）测试结果表明,生长在CPSS上GaN的刃位错的密度比生长在USS上GaN的刃位错密度低得多;从透射电子显微镜（TEM）观察,CPSS可有效地减小GaN外延膜中的线位错密度;拉曼散射谱显示通过CPSS可有效地减小GaN外延膜中的残余应力;比较两种外延膜中的光致发光谱（PL）,能从生长在CPSS上GaN外延膜中观察到强而尖的带边发射．以上结果表明：生长在CPSS上GaN外延膜的质量高于生长在USS上GaN外延膜的质量．     

射频溅射中氩气压强对Ge/Si多层膜的影响

用射频磁控溅射制备了一系列Ｇｅ／Ｓｉ多层膜,采用Ｘ射线小角衍射测量了不同溅射压强下制备的样品,计算出了多层膜的周期．通过计算机模拟实验曲线确定出了Ｇｅ和Ｓｉ的分层厚度,计算出了不同压强下的溅射速率．实验和计算机模拟都表明了在衬底温度为５９０℃、溅射功率为１５０Ｗ的溅射条件下１．５～２．５Ｐａ氩气压强时制备出的样品周期性、均匀性和平整性都比其它压强下制备的样品好．     

Ge+注入Si1-x Gex/Si异质结的退火行为

在注入能量为100keV时,将注入剂量为5.3×1016/cm2的Ge 注入(001)SIMOX硅膜中制备Si1-xGex/Si异质结;然后,对样品进行碘钨灯快速热退火,退火温度为700～1 050℃,退火时间为5～30 min.对样品的(004)和(113)面X射线衍射数据进行计算和分析,得出退火温度为1 000℃、退火时间为30 min为最佳退火条件.在此退火条件下,假设固相外延生长为赝晶生长,90%的注入Ge 位于替代位置,若同时考虑应变弛豫,则位于替代位置的Ge 达到理论最大值的82%,共格因子为0.438.由于高剂量Ge 注入引起表面晶格损伤严重以及应变弛豫释放的位错和缺陷,因此,表面结晶质量不太理想.     

有限元分析的后处理及图形化

研究了SAP5板壳元的后处理及其计算机实现,利用AutoCAD实现其图形化显示及输出,本文的程序可推广到其它单元类型。     

硅纳米图形诱导生长分布均匀的锗纳米岛

采用阳极氧化铝模板的方法在硅衬底上制备出分布均匀的硅纳米图形,研究了在硅纳米图形衬底上自组装生长锗纳米岛的演化.发现在500℃下,硅纳米图形对自组装生长锗岛起到诱导作用,获得尺寸和分布均匀的Ge纳米岛,岛的尺寸为35nm,密度达到5×1010 cm-2.当温度较低和较高时,硅纳米图形的诱导作用变得不明显.最后探讨了纳米图形诱导锗纳米岛生长可能的机理.     

双层量子点阵列浮栅结构纳米存储器

设计了一种新型的存储器结构单元——锗／硅双层量子点阵列浮栅结构纳米存储器．对存储器样品的C—V测量结果显示了这种结构的P沟道器件有着更加优异的存储性能．数值模拟表明了该器件的编程速度在微秒量级,而保留时间长达10年（约10^8S）．这种新型的存储器结构单元有效地解决了目前硅基纳米存储器存在的工作电压和长久存储之间的矛盾,为硅基纳米存储器的实用化拓宽了道路．     

硅锗异质结构中等离子-声子耦合模式

利用自洽场理论考虑半导体硅锗量子阱系统中电子-电子和电子-声子相互作用,得到由这些交互作用引起的介电函数.从而得到硅锗异质结中的等离子与声子的耦合模式.     

韧性薄膜/基底体系锥形压痕的有限元分析

使用量纲分析和有限元法探讨了圆锥性压头压入韧性薄膜/韧性基底体系的力学响应.根据量纲分析,我们建立了压入响应和薄膜及基底的力学参量的无量纲关系.通过对压痕曲线的几个关键变量研究,发现最大压痕荷载取决于压入的深度、薄膜和基底的弹塑性性能,当压入适当深度时初始卸载斜率不受基底的屈服强度的影响.这些结论有利于深入研究韧性薄膜/韧性基底体系的压痕过程,提供了一种从锥形压痕试验中获得薄膜和基底的力学性能的方法.     

硅锗异质结构中的声子模式

通过求解硅锗量子阱系统中声子的纵波波动方程,得到了声子频率与波矢之间的关系。并对其进行数值计算,结果显示：波矢为零时,不存在声子;在波矢值大于6×10^5cm^-1时,开始出现一系列声子振动模式;随着波矢的增加,可得到多个量子态不同的声子模,且声子频率随着波矢的增大而增大。     

硅衬底SrTiO3薄膜的热敏特性

利用氩离子束镀膜技术在SiO2/Si衬底上淀积钛酸锶（SrTiO3）膜,并制成平面型电阻器。结果表明：在实验温区（28～150℃）内,SrTiO3薄膜具有负温度系数电阻特性,且热敏牧场生比较明显,在室温30℃时,温度系数α达－2．15％℃^-1。建立热敏电阻－电容器并联模型,分析了频率对不同温度下薄膜电阻器阻拢的影响。在实验温区内,SrTiO3薄膜的介电常数具有较好的热稳定性。     

Si基底上DNA分子的自组装

利用自组装方法将DNA分子吸附于Si基底表面, 并通过原子力显微镜（AFM）观察不同质量浓度的DNA溶液在Si基底表面进行自组装后的结构： 当DNA溶液的质量浓度较低时, Si基底表面会吸附单个、 拉伸、 环状的分子; 当DNA溶液的质量浓度为60~160 ng/μL时, 在Si基底表面会形成网状结构; 当DNA溶液的质量浓度超过200 ng/μL时, 仅形成DNA薄膜. 实验结果表明, 可以利用该方法制作基于Si材料的DNA分子器件.