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随着1946年世界上第一台电子计算机的问世,人类社会的发展便跨入了一个崭新的时代,在其后60多年里,计算机技术以惊人的速度发展,没有任何一门技术的性价比能在30年内增长6个数量级。而这惊人的发展速度,源于人们对半导体材料世界的积极探索,微型晶体管的出现,使大规模集成电路成为现实,近年来,随着半导体工艺的发展,以及界内对摩尔定律的追求,微电子器件的周期已经达到了20~30nm水平,同时也就出现了各式各样的光刻技术,例如:传统光刻技术,电子束曝光刻蚀,聚焦离子束刻蚀,纳米压印,激光干涉曝光刻蚀等多种方法。GeSi材料是近年兴起的新型半导体材料,其性能的优越性,特别是与成熟硅微电子工艺的兼容性,使GeSi材料在硅基光电子器件如发光器件、光电探测器、光调制器以及高迁移率场效应晶体管等方面得到了广泛的研究与应用。
Si的半导体工艺已经几近成熟,而Ge和Si同属Ⅳ族元素,以Si基作为衬底进行研究,既有现实意义同时科研成本也相对较低,本论文采用265nm波长近紫外激光干涉光刻的方法对Si片进行光刻,得到的孔阵图形衬底周期性和均匀性较好,而且得到的光栅周期能精确到深亚微米级别,同时采用PECVD工艺进行SiO2镀膜,可以精确控制SiO2的厚度及质量,使得后期的刻蚀也能精确控制。刻蚀工艺大多是采用RIE即反应离子刻蚀,效率高,精确度高。本文使用镀Ni等使图形反转的工艺,使曝光得到的点阵反转为孔阵序列,然后再在得到的Si孔里使用GSMBE即气源分子束外延设备生长Si及GeSi合金,进而研究其生长情况。在进行MBE生长时,通过改变升温速率、恒温时间、降温速率、气体流量等因素,以得到不同条件下得到的生长结果。然后再使用SEM、TEM、PL、等仪器来观察得到的Si片的质量,从而得出以上条件对在Si基纳米图形衬底上生长GeSi材料的影响。