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Si和Ge是当今微电子和光电子领域最为重要和普遍的半导体材料,不仅具有较高的载流子迁移率和电导率,其低维体系材料的能带结构还可以实现由间接带隙到准直接带隙的转变,从而大幅度提高发光效率,更重要的是,能够与现在成熟的Si平面工艺技术兼容。本论文采用离子束溅射方法生长样品,分别对Si衬底上外延生长Si、Ge单层薄膜结晶性,缓冲层对其上异质生长GeSi纳米薄膜的诱导与抑制,Ge/Si多层膜的结晶性和界面结构进行了研究。主要开展了以下工作:1.采用离子束溅射技术在Si(100)衬底上同质外延生长Si膜,研究了衬底温度对薄膜晶体质量的影响。研究结果表明,随着衬底温度的增加,外延Si膜由非晶Si(a-Si)向结晶Si(c-Si)转变,Si膜的晶化温度为831 K,在晶化温度下,Si薄膜为c-Si与a-Si混合的微晶Si(μc-Si)结构,晶化率为59%,结晶晶粒尺寸较大。采用Raman表征Si膜的结晶质量,结果表明,随着衬底温度的升高,Si晶粒尺寸先增大后减小。2.采用离子束溅射技术在Si(100)衬底上异质外延生长Ge膜,研究了衬底温度对薄膜晶体质量的影响。研究结果表明,随着衬底温度的增加,外延Ge膜由非晶Ge(a-Ge)向结晶Ge(c-Ge)转变,Ge膜的晶化温度为558 K。在晶化温度下,薄膜晶化率为85.9%;增温度至624 K时沿(200)面择优生长,晶化率达到98.8%;继续增加温度至705 K时转为(400)面严格外延生长。随着衬底温度升高,Ge晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势,Raman峰半高宽先减小后增大。3.采用离子束溅射技术生长 Ge/c-Si/Si、Ge/a-Si/Si、Si/c-Ge/Si、Si/a-Ge/Si具有缓冲层的异质单层Ge、Si薄膜,研究了缓冲层结晶性对外延生长Ge、Si薄膜的结晶性影响。研究结果表明,与直接在Si衬底上生长Ge、Si膜的晶化情况相比,在Si缓冲层上生长Ge膜的晶化温度提高,而在Ge层上生长Si膜的晶化温度降低,且Ge层的结晶性越好上层异质薄膜更易结晶。4.采用离子束溅射技术在结晶Si缓冲层上生长Ge/Si多层膜,研究了衬底温度对Ge/Si多层膜结晶性及界面结构的影响。研究结果表明,衬底温度过低时,沉积原子的能量较小,扩散不足,薄膜结晶性较差,但各子层的界面清晰,表面平整;而过高的温度将导致多层膜界面互混严重,薄膜质量变差。只有选择适当的生长温度才能使薄膜的结晶性和界面结构在一个最佳状态。