集成电路正在从微电子时代发展到微纳电子时代,现有的体硅材料和工艺正接近它们的物理极限,遇到了严峻的挑战,必须在材料和技术上有重大突破。SOI（Silicon on Insulator）技术能突破体硅材料与集成电路的限制,将成为微纳电子时代取代现有体硅材料的核心支撑技术之一。SOI技术和体硅技术相比拥有许多不可比拟的优势,然而,传统SOI材料中低热传导率的SiO₂埋层所引起的自加热效应,阻碍了SOI技术在高温、高压领域的进一步发展。因此,寻找具有高热传导率的SiO₂埋层的替代者就变得非常重要。 本论文正是在上述背景下,结合我们承担的973、国家自科学基金等项目开展了一系列研究工作,主要包括以下几个方面:第一,制备以AlN、DLC（Diamond Like Carbon）、SiO_xN_y为绝缘埋层的新结构SOI材料;第二,通过数值模拟的方法,研究SOI器件中的自加热效应和浮体效应;第三,研制具有抗辐照特性的SOI CMOS电脉冲时间间隔测定器等。获得的主要结果如下: 创新性地采用以氨气为反应气体的超高真空电子束蒸发、等离子体浸没式离子注入这两种工艺制备了低含氧量、表面平整、绝缘性能优异的AlN薄膜。通过优化的Si/AlN直接键合工艺,成功制备了大面积以AlN为绝缘埋层的新结构SOAN（Silicon on AlN）材料。分析表明,SOAN的顶层硅具有良好的单晶质量和电学性能,无定形的AlN埋层绝缘性能优异,与顶层硅以及硅衬底之间的界面清晰、陡直。SOAN材料的成功制备为拓展SOI技术在高压、高温领域的应用提供了依据。 首次成功制备了以DLC薄膜为埋层的新结构SOD（Silicon on Diamond）材料。首先,采用等离子体浸没式离子注入-沉积工艺成功制备了表面平整、绝缘性能和温度稳定性能优异DLC薄膜。进而,通过Si/DLC直接键合的工艺,成功制备了新结构SOD材料,分析结果表明顶层硅具有非常好的单晶质量且没有任何缺陷,Si/DLC的