一、Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性(论文文献综述)
朱天雄[1](2018)在《AlGaInAs/InP应变补偿量子阱激光器的研究》文中研究说明半导体激光器由于其具有体积小、寿命长、可靠性高等优点被普遍的应用于社会中不同的领域。近年来,随着电子产品智能化的日趋精进,人们在这些设备的使用过程中对数据传输的要求越来越高,促使了通讯行业的飞速发展,因此研究新的通信激光器芯片成为热门课题。本论文对信息技术领域的通信用收发激光器芯片进行了相关的理论研究,同时进行了软件模拟、实验分析等。本论文主要针对量子阱激光器进行了以下研究:1、首先系统的阐述了半导体激光器的整个发展历程,量子阱激光器相关半导体材料的研究进展,以及激光器的应用领域。叙述了量子阱的一些理论基础,理论分析了有源区应变的引入对带间光吸收和俄歇复合的影响。2、具体对比了InGaAsP/InP和Al GaInAs/In P材料的载流子限制能力,使用软件模拟对比选取了量子阱激光器有源区材料,对比了微分增益与波长增益等,最终结合理论及模拟结果确定激光器有源区生长材料为AlGaInAs/InP材料。3、设计优化了1.31μm波长激光器的有源区。由于阱和垒都选用了AlGaInAs材料,因此通过理论计算势阱和势垒层同种材料采用不同组分时的相关参数,借助哈密顿矩阵近似估算了应变带隙。根据克勒尼希-彭尼模型计算了各个子带的基态能量,推导出了阱宽与发射波长之间的关系。设计激光器为压应变量子阱结构,因此在实验生长外延时势必会出现生长缺陷,结合了应变补偿的思想,改善了有源区的应变积累效应。具体为:1.14%压应变阱和0.4%张应变垒。同时优化设计了光栅层,选用非对称相移光栅结构,优化激光器的单模特性,计算分析耦合系数对激光器空间烧孔效应和光功率的改善。4、设计出器件整体结构后,首先选用ALDS软件进行模拟,降低了后期实验成本,同时该软件的强大功能帮助我们完成了对所设计激光器的关键性能分析,包括阈值分析、稳态分析以及频谱分析等。同时设计了对比模型,具体对比了应变补偿和未补偿结构激光器的性能。5、设计的激光器在材料生长方面选用了MOCVD工艺,叙述了有源区的生长工艺,采用E-Beam技术结合ICP干法刻蚀技术刻蚀光栅,随后采用X双晶衍射和光荧光分析对生长外延样片进行了表征测试。制作出具有较高质量的AlGaIn As/InP应变多量子阱激光器的芯片样片,测试出激射波长:1310nm;阈值电流:Ith≤11mA;单面斜率效率:0.443W/A。这些主要性能符合初期课题主要设计指标。
乔丽萍[2](2014)在《应变ZnO能带结构研究》文中指出ZnO基(应变)量子阱(QW)、(应变)超晶格(SL)及应变补偿多量子阱(SCMQW)等异质结应变结构在激光器、光探测器、长波长光通信系统和高速电子器件以及硅基单片光电集成等方面有着重要的潜在应用价值,是当前国内外关注的研究领域和研究发展重点之一。现有研究对与应变ZnO材料能带结构相关的电学及光学特性鲜有报道,因此,深入研究应变ZnO能带结构对于发展高性能光电器件与电路具有重要的理论意义和应用价值。ZnO的能带结构会随应力场作用发生改变,进而影响材料的电学和光学特性。论文通过建立双轴应变ZnO的能带结构模型以及掺杂致应变ZnO模型,较系统、全面地描述能带以及电子和空穴有效质量与应变度的关系,为认识应变ZnO材料的物理属性以及在ZnO基应变器件(尤其是超晶格、量子阱)设计中选择应力方式及强度等提供理论依据。本论文的主要研究内容及成果概括为以下三个部分:1.论文以弛豫Znl-xMgxO衬底上外延生长的应变ZnO为研究对象,基于Luttinger-Kohn和Bir-Pikus价带kp哈密顿模型,推导获得了应变ZnO材料价带E-k表达式以及价带空穴沿不同晶向的有效质量表达式,揭示了ZnO三个价带能级在应力作用下发生移动;同时获得了未应变ZnO和应变ZnO/Zn0.7Mg0.3O材料“轻空穴”带、“重空穴”带及场致分裂带的二维等能线,研究了应力作用下电子和空穴有效质量的变化规律。研究结果表明:应力未引起“轻空穴”带和“重空穴”带沿[00k]和[k00]晶向的空穴有效质量发生显着变化,而场致分裂带沿[00k]和[k00]晶向的空穴有效质量在应力作用下有明显减小。研究所得的应变ZnO材料价带E-k解析表达式和相关重要的量化物理参量,可为应变ZnO材料的应用研究提供重要的依据。2.基于应变张量理论,研究建立了适用于密度泛函理论第一性原理平面波规范-守恒赝势方法的应变ZnO物理参数模型。首先建立了未应变ZnO与不同Mg组分表征的应变ZnO/Zn1-xMgxO结构模型,利用密度泛函理论第一性原理在提取了应变ZnO导带、价带结构的基础上获得了其有效质量的量化模型,同时探讨了利用CASTEP软件分析应变ZnO/Znl-x MgxO能带结构及光学特性的方法,获得了应变ZnO能带结构、有效质量以及光学反射率和折射率与应变度的理论关系,并利用所得结果与K?P理论分析结果进行对比,为应变ZnO材料电子和空穴有效质量的分析提供了又一种有效手段;在应变ZnO/Znl-x MgxO计算模型的基础上,进一步建立了Nb掺杂ZnO/Znl-xMgxO模型,研究了衬底对掺杂ZnO材料的能带及有效质量的影响。本研究采用CASTEP软件,其应用简便研究结果可靠,为应变Zn O材料能带结构及相关物理参数的研究分析提供了有效手段,同时也为同类材料的应力作用模型分析提供了参考。3.掺杂也是应力引入的主要形式,基于密度泛函第一性原理,论文建立了Al单掺杂和Al-Sn共掺杂应变ZnO模型,分析了掺杂致应力作用下ZnO体系的晶体结构、能带结构及有效质量等电学特性,同时结合实验比对计算并讨论了应变体系的介电函数、吸收光谱、反射光谱等光学特性。研究结果表明:纯ZnO、Zn0.9375Al0.0625O和Zn0.875Al0.0625Sn0.0625O三个体系的杂质结合能Ef逐次降低,表明在纤锌矿ZnO中Al、Sn共掺杂相对于Al单掺杂更容易实现;相对于未掺杂ZnO,Al单掺杂和Al-Sn共掺杂都具有较小的电子和空穴有效质量,表明该种掺杂具有较高的载流子迁移率和较低的电离能,是较理想的掺杂选择;此外,Al-Sn共掺杂ZnO在波长为300 nm处出现一个新的超紫外吸收峰值,超紫外光吸收值增加,此外Al-Sn共掺杂ZnO的反射率和吸收率均大于未掺杂ZnO的反射率和吸收率,其可见光区域平均光透射率显着减小。所得解析模型,研究结果扩展了本文研究成果的应用范围,为应变ZnO材料电学和光学特性的应用及器件性能的设计与优化研究奠定了基础。
贾志刚[3](2014)在《异质兼容集成微系统的实现途径与技术的研究》文中认为近十几年来,信息产业突飞猛进,现代光通信网面临着空前的挑战。光纤通信网的数据处理与收发模块中包含了大量的光电子器件,所以光电子器件直接影响着光纤通信网络的综合性能。为了提高现代光纤通信网络的性能,人们将光电子器件集成到了同一芯片中,即光电集成。光电集成技术使光通信系统趋于型化甚至微型化,即集成微系统。集成微系统的优点是很明显的:首先,体积小、重量轻,易于携带,可以更广泛地应用于航天、无线通信等领域;其次,集成微系统省去了原来分立的各个器件之间的连接与耦合,大大降低了系统的出错概率,提高了其稳定性;再次,集成微系统具有能耗低的优点。鉴于此,光电集成成为了光电子器件发展的大势所趋。本论文以单片光电集成为出发点,重点研究了实现异质兼容集成微系统的三种途径:GaAs/Si异变外延、InAs/GaAs自组织量子点、Ⅲ-Ⅴ族含硼半导体材料。论文的主要研究内容及创新点如下:1.针对GaAs/Si异变外延生长,系统地优化了传统两步法中低温GaAs成核层的生长温度、厚度及高温GaAs外延层的生长温度。进而提出了三步法,即在低温成核层(420℃)与高温外延层(685℃)之间插入一层中间温度层(630℃,300nm)。实验表明:三步法可以显着降低GaAs异变外延层的表面均方根(RMS)粗糙度,1.8μm的GaAs异变外延层的粗糙度由3.6nm降至2.6nm(扫描面积10×10μm)。进一步,结合循环退火,将粗糙度降至1.8nm,同时样品表面的腐蚀坑密度由108/cm2降低至106/cm2量级;2.利用三步法,在Si(100)衬底上生长出了InGaAs/GaAs应变双层结构,并利用自卷曲技术成功制备出了结构质量良好的Si基Ⅲ-Ⅴ族微米管阵列;3.深入开展了InAs/GaAs自组织量子点的MOCVD生长研究。优化了单层InAs/GaAs量子点的沉积速率,Ⅴ/Ⅲ比,生长温度,低温盖层厚度等关键参数。在此基础上,生长了多层的InAs/GaAs量子点,引入GaAs0.5P0.5应变补偿层,有效抑制了多层量子点的应变积累,使量子点的PL强度随着层数的增加而增加。此外,还利用InGaAs应变减少层使量子点发光波长红移;4.在GaAs/Si异变外延与量子点生长研究基础上,开展了Si基InAs/GaAs自组织量子点的初步生长探索。实验发现:在相同InAs沉积厚度的情况下,Si基InAs/GaAs量子点的尺寸大于GaAs基量子点,从而使量子点PL波长红移。此外,还将量子点插入Si基GaAs异变外延层阻挡穿透位错向上穿透,然而,新的位错会在量子点表面大岛处成核,使得样品表面腐蚀坑密度由106/cm2增加至107/cm2,所以仍需要进一步优化Si基量子点生长条件;5.相对于三元材料,含硼四元材料的晶格与能带能够更加灵活地调整,是实现单片集成的另一种可能途径。作为含硼四元材料研究的铺垫,BGaAs三元合金生长首先被研究:分别采用TMGa与TEGa两种Ga源来生长BGaAs三元合金,研究发现:使用TEGa可以在更低的生长温度下(500℃)获得质量良好的BGaAs合金,且可以使B组分由原来的3%提高到5%;6. BInGaAs/GaAs高应变多量子阱结构及光学性质研究:生长了In组分为0.35与0.4的InGaAs/GaAs高应变多量子阱,以及相应的BInGaAs/GaAs多量子阱,研究发现:在应变相同的条件下,BInGaAs/GaAs多量子阱发光波长更长,而对于发光波长相同的样品,BInGaAs/GaAs多量子阱的应变较低,可以生长得到结晶质量更好的样品;7.深入开展了BGaAsSb四元合金及BGaAsSb/GaAs多量子阱的生长实验。研究发现:B并入可以使得上述两种BGaAsSb材料中Sb的并入提高。经分析后认为:因Sb具有表面集聚效应,在生长锑化物(如GaAsSb)时,会有一部分Sb以液态金属的形式留在锑化物薄膜表面,阻碍了Sb元素并入至合金中。而B并入可以使得这种表面集聚现象减弱,从而使得Sb并入效率提高。
刘静,高勇,王彩琳,马丽[4](2008)在《SiGeC/Si异质结二极管特性分析与优化设计》文中认为基于异质结理论,提出了一种新型p+(SiGeC)-n--n+异质结功率二极管结构。分析了C对SiGe合金的应变补偿作用的物理机理。利用MEDICI模拟、对比分析了C的引入对器件电特性的影响,并针对不同Ge/C组分比进行优化设计。结果表明:在SiGe/Si功率二极管中加入少量的C,在基本不影响器件正向I-V特性和反向恢复特性的前提下,大大减少了器件的反向漏电流,提高了器件稳定性,而且对于一定的Ge含量存在一个C的临界值,使得二极管具有最小的反向漏电流,该临界值的提出,对研究其它结构SiGeC/Si异质结半导体器件有一定的参考意义。
李佳[5](2008)在《6H-SiC衬底上生长p-SiCGe薄膜的研究》文中研究说明利用SiCGe能隙可在窄于碳化硅能隙的范围内适当剪裁的特点,在SiC衬底上生长p-SiCGe薄膜,通过调节p-SiCGe中Ge组分的比例来调节SiCGe材料的禁带宽度,实现对近红外和可见光的较强吸收,进而制作出高性能的异质结,便会极大促进SiC材料在电力电子器件和光电子器件领域的应用。本文主要研究在n型6H-SiC衬底上的p-SiCGe薄膜的生长特性,工艺参数,缺陷分析以及SiCGe/SiC pn异质结的电学特性。得出了以下主要结论:1.实现了SiCGe薄膜的层状生长。首先,对比源气体大流量和小流量的生长特性;其次,研究了不同Si/C比对SiC薄膜的影响,得到层状生长的SiC薄膜;最后,研究了生长温度和GeH4流量的改变对SiCGe薄膜的影响。随着生长温度提高,岛状生长模式逐渐过渡到层状生长,同时样品中的Ge含量随生长温度的升高而降低;生长温度为1250℃时,样品可以得到较好的表面形态,增加反应源中的GeH4流量比可以在一定程度上增加SiCGe样品中的Ge含量。2.分析了p-SiCGe薄膜中APB(Antiphase Boundaries)缺陷和DPB(Double PositioningBoundary)缺陷。APB缺陷是由衬底表面上的台阶两边不同的区域交接处形成。DPB缺陷是外延层晶体堆垛次序由SiC衬底的6H(ABCACB)结构变为3C(ABC…或ACB…)结构时,在两种不同排列的3C结构之间形成的边界。3.生长出了p型的SiCGe薄膜。在B2H6流量为0.1~0.5sccm时,热探针法和霍耳效应测试出生长SiCGe薄膜为p型,其掺杂浓度约在1020cm-3左右。4.测试分析了SiCGe/SiC pn异质结的电学特性。制作的异质结具有整流特性,在电流密度为0.03451A/cm2时开启,电压为1.6V;在反向电压为10V时电流密度为0.02697A/cm2,在反向电压为20V时电流密度为0.07792A/cm2。
李青民[6](2008)在《6H-SiC上3C-SiC缓冲层及SiCGe薄膜的生长》文中指出在6H-SiC衬底上异质外延生长SiCGe薄膜,通过调节材料的禁带宽度从而实现材料对近红外和可见光的较强吸收,进而开发碳化硅在光电子技术领域的新应用,具有很高的实用价值。然而在材料的生长过程中,还存在很多问题。通过对材料的测试分析来优化实验工艺条件,改善薄膜的质量就显得尤为重要。本文介绍采用热壁化学气相沉积(HWCVD)法在6H-SiC衬底上异质外延生长3C-SiC缓冲层和SiCGe合金薄膜的工艺及材料的特性。主要研究内容如下:1、研究了两个重要因素——源气体流量和生长温度对3C-SiC质量的影响。通过优化工艺条件,在热壁CVD系统中生长出了品质良好的3C-SiC薄膜,并采用SEM、AFM、TEM、XPS等测试方法对样品进行了表征。通过分析得出生长温度为1250℃、反应源气体流量为H2:SiH4:C3H8=2000:10:4 SCCM,生长压力为480Pa的情况下3C-SiC薄膜生长模式表现为层状生长模式,外延层与衬底的界面清晰,晶体内部无明显的晶格缺陷,样品表面光滑平整,晶型唯一。2、研究了源气体流量比例和生长温度对SiCGe薄膜的影响,优化了SiCGe薄膜的生长工艺。在生长温度为1250℃、反应源气体流量为H2:SiH4:C3H8:GeH4=1000:10:4:2 SCCM的情况下得到了二维层状生长的高质量的SiCGe薄膜。3、对SiCGe薄膜进行了光透过测试,计算了三元合金的禁带宽度。
李连碧[7](2007)在《SiC衬底上SiCGe外延薄膜的岛状生长机理》文中研究说明SiC由于禁带较宽,对可见光和近红外光都不敏感,其光电子学应用因而受到极大限制。在SiC上外延生长SiCGe薄膜,通过调节SiCGe中各组分的比例来调节SiCGe材料的禁带宽度,实现对近红外和可见光的较强吸收,进而开发碳化硅在光电子技术领域的新应用,具有很高的实用价值。本文介绍利用热壁化学气相沉积(HWCVD)法在SiC衬底上异质外延生长SiCGe合金薄膜的方法以及工艺条件对薄膜岛状生长特征的影响。主要结论如下:1.岛的形貌结构主要受控于生长温度。提高生长温度,薄膜表面自发形成的岛由金刚石型的球形结构转变为闪锌矿型的三角型层状堆叠结构;同时,也观察到SiCGe薄膜的生长遵循SK(Stranski-Krasannov)模式。在两种结构的岛的下方,近衬底处存在闪锌矿型二维(2D)生长层,其厚度取决于生长温度。在较高的生长温度下,2D生长层较厚,达到了40 nm,约为生长温度较低时的两倍。2.源气体对薄膜岛状特征的影响分为两方面来考虑。一方面,增大GeH4流量,有利于生长尺寸大、密度高的岛。在GeH4流量为10 SCCM时,得到了直径约30 nm、密度极高的纳米岛,且岛的排布也相当均匀而有规律:另一方面,降低C3H8流量,有利于生长粒径小、密度大、粒径均匀性好的样品。3.SiC衬底上SiCGe外延薄膜的岛状生长包括形核、成长和联并三个过程。对初始形核密度较低的生长条件,在初始形核岛联并之前的成长过程中,仍有可能发生新岛的形核。
蒲红斌[8](2006)在《SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管设计及SiCGe/SiC异质结的制备》文中认为随着SiC器件广泛而深入的研究,光控碳化硅器件也渐渐地引起人们的研究兴趣。由于禁带宽,SiC光开关只能受控于紫外光源而非常用的可见和红外光源。从实际应用出发,利用SiCGe能隙可在窄于碳化硅能隙的范围内适当剪裁的特点,根据在SiC达林顿晶体管中采用SiCGe/SiC异质结实现单片集成光控达林顿功率开关的设计构想,围绕该新型光控器件的开发,本论文主要从器件结构的设计、SiCGe/SiC异质结的实现及其特性等方面进行了初步的研究。主要结果如下: 1.利用二维数值模拟器MEDICI,在首先完成了对新型器件设计构想的可行性验证之后,从器件制造的可行性出发,提出了几种改进的器件结构,改SiCGe/SiC异质结达林顿晶体管设计为SiCGe/SiC异质结光电二极管与SiC达林顿晶体管单片集成,大大简化了器件制造工艺。 2.完成了对改进型SiC光控器件结构参数的优化设计和器件特性的模拟仿真,证明了这种SiC光控器件具有明显的光控开关特性,并可通过合金组分的调控实现常用近红外光源的有效控制。 3.成功地研制出分别用于在SiC衬底上生长SiCGe和p-SiCGe薄膜的两套水平式热壁CVD生长系统。为了提高外延薄膜的均匀性,设计过程中,采用有限元分析法,通过对电磁感应、热传导和质量输运等多种场的计算,确定了反应室中复杂的温度分布和气流分布,创新地完成了对系统加热组件的优化设计。 4.进行了在SiC衬底上异质外延SiCGe和p-SiCGe薄膜的工艺探索。采用硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、锗烷(GeH4)、乙硼烷(B2H6)以及载气H2为源气,生长了SiCGe多晶薄膜并实现了p型掺杂。SiCGe薄膜不是SiC和SiGe的简单混合,而是一种具有多相结构特征的三元合金。实验中发现了一种与SiCGe新材料有关的合金相,其2θ=29.6±0.2°的衍射峰在标准ASTM卡片中尚未收录。其生长模式属于两相共存的2D层状+3D岛状混合的S-K生长模式。SiCGe薄膜对可见和近红外光具有较强的吸收,吸收边随组分调整而变化。
刘静[9](2006)在《SiGeC/Si功率二极管新结构的研究与特性分析》文中认为传统的Si p-i-n功率二极管由于其材料特性的局限性,很难适应高频化电力电子电路对功率二极管低通态压降、较小的反向漏电流以及快而软的反向恢复特性的要求。SiGe材料因其载流子迁移率高、能带可调等优点受到广泛关注,但是SiGe合金中较大的应变能影响了材料的性能和使用范围。于是出现了SiGeC合金材料,利用C的补偿作用缓解SiGe合金中的应变,增加材料临界厚度,提高器件特性。本文将SiGeC技术应用于功率半导体器件的特性改进,提出了一种p+(SiGeC)-n--n+异质结功率二极管结构。在分析SiGeC合金材料物理特性的基础上,给出了该结构的关键物理参数模型,并在此基础上利用MEDICI模拟、对比分析了C的引入对器件各种电特性的影响。结果表明:在SiGe/Si功率二极管中加入少量的C,在基本不影响器件正向I-V特性和反向恢复特性的前提下,大大减少了器件的反向漏电流; C的加入还减小了器件特性对材料临界厚度的依赖性,提高了器件稳定性。另外,本文还提出了两种快速软恢复SiGeC/Si异质结二极管新结构:理想欧姆接触型和n-区渐变掺杂理想欧姆接触型。模拟结果表明:在第一种新结构中,器件的反向恢复特性大大改善,恢复时间明显缩短,软度因子显着提高,反向峰值电流也有不同程度的降低,但其缺点是,在改善反向恢复特性的同时会使器件的通态特性和反向阻断特性变差;而第二种新结构不仅具有快而软的反向恢复特性,而且n-区中三层渐变掺杂的引入使器件的反向阻断电压增加了将近一倍,正向通态压降也有所降低,很好的实现了功率二极管中Qs-Vf-Ir三者的优化折衷。同时,本文还对合金中Ge/C比例进行了优化设计,认为Ge、C含量分别为20%和0.5%时,器件综合性能最优。
高勇,刘静,马丽[10](2005)在《Si1-x-yGexCy合金材料物理特性研究进展》文中研究指明碳的加入为Si-Ge系统在能带和应变工程上提供了更大的灵活性。文章对Si1-x-yGexCy合金材料物理特性的研究现状进行了概述,重点分析了替位式碳原子在Si1-xGex合金应变补偿和能带工程中的作用,并对其行为机理进行了分析和总结。
二、Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性(论文提纲范文)
(1)AlGaInAs/InP应变补偿量子阱激光器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 半导体激光器发展 |
1.2 量子阱激光器材料的研究进展 |
1.3 半导体激光器的应用 |
1.4 论文研究目的和内容 |
第2章 应变量子阱激光器基本理论 |
2.1 半导体激光器工作原理简介 |
2.2 量子阱的基本理论 |
2.3 应变对材料性能的影响 |
2.3.1 应变对带间光吸收的影响 |
2.3.2 应变对俄歇复合的影响 |
2.4 激光器材料选取 |
2.5 本章小结 |
第3章 AlGaInAs/InP应变补偿多量子阱激光器设计 |
3.1 应变补偿理论 |
3.2 量子阱理论设计 |
3.2.1 量子阱材料性能参数计算 |
3.2.2 量子阱能带计算 |
3.2.3 应变对禁带宽度的影响 |
3.2.4 应变量子阱能带带阶的计算 |
3.2.5 应变量子阱发射波长的确定 |
3.3 激光器光栅的设计 |
3.4 应变量子阱激光器的结构 |
3.5 本章小结 |
第4章 激光器仿真研究 |
4.1 器件基本结构的软件仿真 |
4.1.1 软件介绍 |
4.1.2 仿真条件 |
4.1.3 仿真过程及结果 |
4.2 应变补偿对激光器性能的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 1310nm量子阱激光器外延生长及器件测试 |
5.1 MOCVD外延生长概述 |
5.1.1 MOCVD概述 |
5.1.2 MOCVD优缺点 |
5.1.3 MOCVD技术难点 |
5.1.4 MOCVD生长过程 |
5.2 外延生长有源区及光栅层制作 |
5.2.1 有源区外延生长 |
5.2.2 光栅层制作 |
5.3 外延材料参数测试 |
5.3.1 X射线双晶衍射技术 |
5.3.2 光荧光技术 |
5.4 器件性能测试 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
(2)应变ZnO能带结构研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 引言 |
1.1.2 应变ZnO材料的研究现状及进展 |
1.2 应变ZnO材料能带研究 |
1.2.1 应变ZnO材料能带结构研究 |
1.2.2 ZnO材料的能带工程 |
1.3 能带结构理论计算方法概述 |
1.4 本论文工作内容及框架 |
第二章 ZnO异质结构及表征 |
2.1 应变与弛豫 |
2.1.1 ZnO应变与弛豫 |
2.1.2 临界厚度 |
2.2 应变ZnO异质结结构 |
2.3 应力表征方法 |
2.3.1 X射线多晶衍射表征双轴应力 |
2.3.2 激光变形法表征薄膜应力 |
2.3.3 拉曼光谱表征双轴应力 |
2.4 本章小结 |
第三章 纤锌矿应变ZnO材料价带E(k)-k关系研究 |
3.1 定态微扰理论 |
3.1.1 能级非简并情况 |
3.1.2 能级简并情况 |
3.2 纤锌矿应变ZnO哈密顿模型 |
3.3 应变ZnO材料价带E(k)-k关系 |
3.4 本章小结 |
第四章 第一性原理应变ZnO能带结构分析 |
4.1 密度泛函理论(DFT) |
4.1.1 Hohenberg-Kohn定理 |
4.1.2 Kohn-Sham方程 |
4.1.3 局域密度近似(LDA) |
4.1.4 广义梯度近似(GGA) |
4.1.5 LDA+U或GGA+U(原子占据位库伦排斥项) |
4.2 应变ZnO/Zn1-xMgxO能带结构研究 |
4.2.1 应变ZnO/Zn1-xMgxO结构模型 |
4.2.2 应变ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO能带结构计算模型 |
4.2.3 能带结果分析 |
4.2.4 有效质量结果分析 |
4.2.5 光学特性结果分析 |
4.3 应变Zn_(1-y)Nb_yO/Zn_(1-x) Mg_xO能带结构研究 |
4.3.1 应变Zn_(1-y) Nb_yO/Zn_(1-x) Mg_xO结构与计算模型 |
4.3.2 应变Zn_(1-y) Nb_yO/Zn_(1-x) Mg_xO能带结构分析 |
4.3.3 应变Zn_(1-y) Nb_yO/Zn_(1-x) Mg_xO有效质量分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 Al-Sn共掺杂应变ZnO电学和光学特性研究 |
5.1 Al-Sn共掺杂ZnO光电特性研究 |
5.1.1 Al-Sn共掺杂ZnO结构与计算模型 |
5.1.2 Al-Sn共掺杂ZnO电学性能分析 |
5.1.3 Al-Sn共掺杂ZnO光学性能分析 |
5.2 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)异质兼容集成微系统的实现途径与技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 光波导与无源器件 |
1.1.2 有源光器件 |
1.1.3 光电集成 |
1.2 研究内容及意义 |
1.3 论文内容构架 |
参考文献 |
第二章 半导体材料的制备与表征 |
2.1 金属有机化学气相沉积(MOCVD) |
2.2 半导体材料的表征手段 |
2.2.1 X射线衍射(XRD) |
2.2.2 光致发光(PL) |
2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
2.2.4 其它表征手段 |
2.3 半导体材料表征实例 |
2.3.1 三元材料应变及组分的确定 |
2.3.2 四元材料组分的确定 |
2.3.3 半导体薄膜厚度及生长速率的确定 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 GaAs/Si大失配异变外延 |
3.1 传统两步法(Two-step method) |
3.2 低温GaAs缓冲层的优化 |
3.3 三步法 |
3.4 循环退火 |
3.5 应变超晶格对异变GaAs外延层的影响 |
3.6 利用GaAs/Si异变外延结构制备自卷曲微米管 |
3.7 本章小结 |
参考文献 |
第四章 InAs/GaAs自组织量子点 |
4.1 量子点概述 |
4.2 量子点的制备 |
4.3 单层InAs/GaAs量子点生长与性能优化 |
4.3.1 InAs沉积速率 |
4.3.2 Ⅴ/Ⅲ比 |
4.3.3 InAs生长温度 |
4.4 多层量子点生长研究 |
4.4.1 低温GaAs盖层 |
4.4.2 InGaAs应变减少层 |
4.4.3 GaAsP应变补偿层 |
4.5 Si基异变InAs/GaAs量子点的探索 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 Ⅲ-Ⅴ族含硼材料的实验研究 |
5.1 BGaAs三元材料 |
5.2 BInGaAs四元材料及BInGaAs/GaAs应变多量子阱 |
5.3 BGaAsSb四元材料及BGaAsSb/GaAs多量子阱 |
5.3.1 B并入对于GaAsSb厚层生长的影响 |
5.3.2 B并入对GaAsSb/GaAs MQW结构应变及光学性质的影响 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
缩略词汇 |
附录 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文及申请专利 |
(4)SiGeC/Si异质结二极管特性分析与优化设计(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 器件结构及原理 |
3 模型选取 |
3.1 能带模型 |
3.2 迁移率模型 |
4 模拟结果与分析 |
4.1 正向I-V特性的模拟与分析 |
4.2 反向I-V特性的模拟与分析 |
4.3 反向恢复电流的模拟与分析 |
4.4 优化设计 |
5 结 论 |
(5)6H-SiC衬底上生长p-SiCGe薄膜的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 SiCGe薄膜概述 |
1.2 本论文的研究目的和内容 |
2 设备与工艺 |
2.1 热壁CVD生长设备 |
2.1.1 供气系统 |
2.1.2 真空机组及真空检测系统 |
2.1.3 反应室 |
2.1.4 循环水冷却系统 |
2.1.5 温度控制系统 |
2.1.6 尾气处理系统 |
2.2 SiC衬底上生长p-SiCGe薄膜的工艺 |
3 p-SiCGe薄膜的异质外延生长 |
3.1 薄膜外延生长的理论基础 |
3.1.1 p-SiCGe薄膜的生长机理 |
3.1.2 异质外延薄膜生长的三种模式 |
3.2 p-SiCGe薄膜生长工艺的探索 |
3.2.1 源气体大流量和小流量的对比 |
3.2.2 不同SiH_4流量对SiC薄膜的影响 |
3.2.3 生长温度对p-SiCGe薄膜的影响 |
3.2.4 GeH_4流量比对p-SiCGe薄膜的影响 |
4 p-SiCGe薄膜中的缺陷研究 |
4.1 APB(Antiphase Boundaries)缺陷 |
4.2 DPB(Double Positioning Boundary)缺陷 |
5 p-SiCGe薄膜电学特性测试与分析 |
5.1 B掺杂理论 |
5.2 导电类型的判断及电阻率的测试 |
5.3 pn二极管的I-V特性 |
6 结论 |
致谢 |
参考文献 |
在校学习期间的科研工作 |
(6)6H-SiC上3C-SiC缓冲层及SiCGe薄膜的生长(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 SiCGe薄膜概述 |
1.1.1 SiCGe三元合金薄膜的生长方法 |
1.1.2 Si上SiCGe外延薄膜 |
1.1.3 SiC上SiCGe外延薄膜 |
1.2 3C-SiC薄膜概述 |
1.3 本论文的研究目的和内容 |
2 设备、工艺及生长机理分析 |
2.1 热壁CVD生长设备 |
2.1.1 供气系统 |
2.1.2 反应室及加热装置 |
2.1.3 真空机组及真空检测系统 |
2.1.4 水循环系统 |
2.1.5 温度控制系统 |
2.1.6 尾气处理系统 |
2.2 SiC衬底上3C-SiC及SiCGe薄膜的生长工艺 |
2.3 薄膜的生长的物理过程研究 |
2.3.1 薄膜表面形核与生长 |
2.3.2 异质外延薄膜生长三种模式 |
2.3.3 SiCGe薄膜生长的基本物化过程 |
3 3C-SiC薄膜生长与工艺条件优化 |
3.1 缓冲层对SiCGe质量的影响 |
3.1.1 3C-SiC缓冲层概述 |
3.1.2 3C-SiC缓冲层对SiCGe薄膜质量的影响 |
3.2 3C-SiC薄膜质量与生长温度的关系 |
3.3 3C-SiC薄膜质量与源气体流量的关系 |
3.4 优化工艺条件后的3C-SiC薄膜 |
3.4.1 3C-SiC薄膜的表面形貌分析 |
3.4.2 3C-SiC薄膜的剖面形貌和晶体结构分析 |
3.4.3 3C-SiC薄膜的XPS分析 |
3.5 小结 |
4 SiCGe薄膜生长及分析 |
4.1 生长温度对SiCGe薄膜的影响 |
4.1.1 不同温度下样品的SEM测试 |
4.1.2 不同温度下样品的TEM测试 |
4.2 源气体流量对SiCGe薄膜的影响 |
4.3 优化工艺后的SiCGe薄膜 |
4.3.1 SiCGe的表面形貌 |
4.3.2 SiCGe的组份分析 |
4.4 SiCGe的光吸收特性和光能隙 |
4.4.1 薄膜光能隙测试原理简介 |
4.4.2 薄膜光能隙测试结果 |
4.5 小结 |
5 结论 |
致谢 |
参考文献 |
在校学习期间科研业绩 |
(7)SiC衬底上SiCGe外延薄膜的岛状生长机理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 SiCGe薄膜概述 |
1.1.1 SiCGe外延合金薄膜的生长方法 |
1.1.2 Si上SiCGe外延薄膜 |
1.1.3 SiC上SiCGe外延薄膜 |
1.2 本论文的研究目的和内容 |
2 设备与工艺 |
2.1 热壁CVD生长设备 |
2.1.1 供气系统 |
2.1.2 反应室及加热装置 |
2.1.3 真空机组及真空检测系统 |
2.1.4 水循环系统 |
2.1.5 温度控制系统 |
2.1.6 尾气处理系统 |
2.2 SiC衬底上外延生长SiCGe薄膜的生长工艺 |
3 SiCGe薄膜的生长机理分析 |
3.1 SiCGe薄膜CVD生长的动力学和热力学探讨 |
3.1.1 SiCGe薄膜CVD生长的动力学 |
3.1.2 SiCGe薄膜CVD生长的热力学 |
3.2 薄膜的表面形核与生长 |
3.2.1 形核与生长的概念 |
3.2.2 影响形核与生长的因素 |
3.3 异质外延薄膜生长三种模式 |
3.4 SiCGe薄膜生长的基本物化过程 |
4 薄膜特性与生长机理 |
4.1 SiCGe样品的岛状特征和生长温度的关系 |
4.1.1 生长温度不同的SiCGe薄膜的SEM测试结果 |
4.1.2 生长温度不同的SiCGe薄膜的TEM测试结果 |
4.1.3 球形岛和三角型层状堆叠岛的机理分析 |
4.2 SiCGe样品的岛状特征和源气体流量的关系 |
4.2.1 SiCGe样品的岛状特征和GeH_4流量的关系 |
4.2.2 SiCGe样品的岛状特征和C_3H_8流量的关系 |
4.3 SiCGe样品的岛状特征和生长时间的关系 |
5 结束语 |
致谢 |
参考文献 |
在校学习期间所发表的论文 |
(8)SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管设计及SiCGe/SiC异质结的制备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 SiC功率开关器件 |
1.1.1 SiC的电学特性的优势 |
1.1.2 SiC双极晶体管研究现状 |
31.1.3 SiC达林顿晶体管研发现状 |
1.2 SiGeC三元合金及其SiGeC/Si异质结光电器件 |
1.2.1 硅上异质外延SiGeC |
1.2.2 SiCGe/Si异质结及其光电二极管应用 |
1.3 SiCGe/SiC异质结器件 |
1.3.1 SiC上异质外延 SiCGe |
1.3.2 SiCGe/ SiC异质结光控功率开关器件研究现状 |
1.4 本论文的研究内容和安排 |
2 SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管的设计 |
2.1 SiC光控达林顿异质结晶体管的提出 |
2.1.1 单管结构 SiC光控晶体管开关 |
2.1.2 达林顿结构 SiC光控晶体管开关 |
2.1.3 SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管的提出 |
2.1.4 SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管的可行性分析 |
2.1.5 SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管结构的改进 |
2.2 SiCGe/SiC光电二极管结构的优化设计 |
2.2.1 SiCGe/SiC光电二极管的量子效率和响应度分析 |
2.2.2 SiCGe/SiC异质结光敏二极管的结构 |
2.2.3 SiCGe/SiC异质结光敏二极管的特性模拟 |
2.3 SiC达林顿晶体管设计中的考虑 |
2.3.1 功率输出单元的设计 |
2.3.2 达林顿晶体管的版图 |
2.3.3 达林顿晶体管纵向结构参数 |
2.4 改进 I型外延台面4H-SiC光控达林顿晶体管的设计 |
2.4.1 器件结构及材料参数选取 |
2.4.2 器件特性模拟结果分析 |
2.5 改进II型离子注入6H-SiC光控达林顿晶体管的设计 |
2.5.1 器件结构及材料参数选取 |
2.5.2 器件特性模拟结果分析 |
2.6 小结 |
3 SiCGe薄膜生长系统 |
3.1 热壁 CVD生长系统的组成与特点 |
3.1.1 热壁 CVD技术 |
3.1.2 热壁 CVD生长系统的基本组成 |
3.2 热壁 CVD设备的研制 |
3.2.1 系统的总体设计 |
3.2.2 供气系统 |
3.2.3 反应室 |
3.2.4 保温层设计考虑 |
3.3 加热组件热场的数值分析与设计 |
3.3.1 有限元模型建立 |
3.3.2 计算结果及分析 |
3.4 流场的数值分析与设计 |
3.4.1 生长温度对薄膜生长的影响 |
3.4.2 气体流速对薄膜生长的影响 |
3.4.3 改进型加热组件的设计与分析 |
3.5 小结 |
4 SiCGe薄膜的异质外延生长 |
4.1 SiCGe薄膜的生长机理与模式 |
4.1.1 SiCGe薄膜生长的基本物化过程 |
4.1.2 异质外延生长的基本模式 |
4.1.3 SiCGe薄膜生长工艺流程 |
4.2 SiC衬底的晶格结构 |
4.3 SiCGe薄膜晶格常数的设计 |
4.3.1 SiCGe/6H-SiC型异质结构晶格常数的设计 |
4.3.2 SiCGe/3C-SiC/6H-SiC缓冲层型异质结构晶格常数的设计 |
4.4 SiCGe/SiC异质结的设计考虑 |
4.4.1 晶格失配对外延 SiCGe材料品质的影响 |
4.4.2 高 Ge组分 SiCGe/SiC异质结的设计考虑 |
4.5 P型 SiCGe薄膜的外延生长 |
4.6 小结 |
5 SiCGe薄膜特性的表征以及工艺参数对薄膜品质的影响 |
5.1 锗硅碳薄膜材料元素及化学状态表征 |
5.1.1 X射线光电子能谱分析 |
5.1.2 SiCGe薄膜中的化学组成及键合态 |
5.1.3 生长工艺对 SiCGe外延膜组分的影响 |
5.2 SiCGe薄膜结构分析与表征 |
5.2.1 X射线衍射技术 |
5.2.2 晶体衍射分析法 |
5.2.3 SiCGe异质外延层的 XRD衍射谱分析 |
5.3 SiCGe薄膜材料表面形貌分析与表征 |
5.3.1 形貌分析 |
5.3.2 SiCGe外延层表面和断面形貌的 SEM分析 |
5.4 SiCGe薄膜材料光学性能表征 |
5.4.1 椭圆偏振法测定 SiCGe薄膜的厚度和折射率 |
5.4.2 透射谱法测定 SiCGe晶体薄膜的吸收曲线和光能隙 |
5.5 P型 SiCGe薄膜电学特性测试与分析 |
5.5.1 导电类型 |
5.5.2 电阻率 |
5.6 小结 |
6 问题与展望 |
6.1 主要工作总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 对今后工作的设想和建议 |
致谢 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间的研究成果和参加的科研项目 |
附录: SiCGe热壁 CVD系统 |
(9)SiGeC/Si功率二极管新结构的研究与特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究意义及国内外研究动态 |
1.2 课题来源及研究内容 |
2 理论分析 |
2.1 SiGeC 合金材料基本特性 |
2.2 异质结电流输运机制 |
2.3 p+(SiGeC)-n~--n~+异质结功率二极管结构及工作原理 |
2.4 本章小结 |
3 物理模型及模型参数的设定 |
3.1 能带模型 |
3.2 迁移率模型 |
3.3 态密度模型和本征载流子浓度 |
3.4 能带窄化模型 |
3.5 载流子复合与寿命 |
3.6 介电常数模型 |
3.7 本章小结 |
4 p~+(SiGeC)-n~--n~+功率二极管特性模拟与优化设计 |
4.1 p+(SiGeC)-n~--n~+异质结功率二极管特性模拟与分析 |
4.1.1 正向I-V 特性模拟与分析 |
4.1.2 反向I-V 特性模拟与分析 |
4.1.3 反向恢复电流的模拟与分析 |
4.2 p+区厚度不同对两种功率二极管器件特性的影响 |
4.3 Ge:C 含量比例优化 |
4.4 本章小结 |
5 p~+(SiGeC)-n~--n~+二极管新结构的研究 |
5.1 理想欧姆接触型p~+(SiGeC)-n~--n~+异质结功率二极管 |
5.1.1 特性模拟与分析 |
5.1.2 优化设计 |
5.2 n~-区三层渐变掺杂理想欧姆接触型p~+(SiGeC)-n~--n~+异质结功率二极管 |
5.2.1 特性模拟与分析 |
5.2.2 n~-区渐变层数优化设计 |
5.3 本章小结 |
6 验证与结论 |
6.1 模型的验证 |
6.2 模拟结果的验证 |
6.3 结论与展望 |
致 谢 |
参考文献 |
硕士期间发表论文及获得奖励 |
(10)Si1-x-yGexCy合金材料物理特性研究进展(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 Si1-x-yGexCy合金中的应变补偿及能带结构 |
3 Si1-x-yGexCy合金中替位式碳原子行为机理 |
4 结 论 |
四、Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性(论文参考文献)
- [1]AlGaInAs/InP应变补偿量子阱激光器的研究[D]. 朱天雄. 太原理工大学, 2018(10)
- [2]应变ZnO能带结构研究[D]. 乔丽萍. 西安电子科技大学, 2014(03)
- [3]异质兼容集成微系统的实现途径与技术的研究[D]. 贾志刚. 北京邮电大学, 2014(04)
- [4]SiGeC/Si异质结二极管特性分析与优化设计[J]. 刘静,高勇,王彩琳,马丽. 固体电子学研究与进展, 2008(04)
- [5]6H-SiC衬底上生长p-SiCGe薄膜的研究[D]. 李佳. 西安理工大学, 2008(12)
- [6]6H-SiC上3C-SiC缓冲层及SiCGe薄膜的生长[D]. 李青民. 西安理工大学, 2008(01)
- [7]SiC衬底上SiCGe外延薄膜的岛状生长机理[D]. 李连碧. 西安理工大学, 2007(01)
- [8]SiCGe/SiC异质结光控达林顿晶体管设计及SiCGe/SiC异质结的制备[D]. 蒲红斌. 西安理工大学, 2006(06)
- [9]SiGeC/Si功率二极管新结构的研究与特性分析[D]. 刘静. 西安理工大学, 2006(02)
- [10]Si1-x-yGexCy合金材料物理特性研究进展[J]. 高勇,刘静,马丽. 微电子学, 2005(05)