锡自催化生长的硅基无位错锗锡条
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- 论文作者：余凯 ; 丛慧 ; 刘智 ; 薛春来 ; 成步文 ; 王启明 ; 李传波
- 年：2017
- 作者机构：中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室;
- 会议召开时间：2017-05-25
- 会议录名称：第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集
- 语种：中文
- 分类号：TN304
- 学会代码：XMJS
- 会议名称：第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会
- 会议地点：中国福建厦门
- 主办单位：厦门大学物理科学与技术学院、浙江大学硅材料国家重点实验室
- 学会名称：厦门大学物理科学与技术学院
- 页数：2
- 文件大小：279k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
GeSn合金材料性质优良,由于具有高电子迁移率和能带可调节的优点,近年来在硅基微电子和光电子学领域里备受关注[1,2]。然而在Si衬底上外延生长高质量的GeSn合金存在着诸多挑战[3-7],如:固溶度小、晶格失配等。目前常规的硅基异质外延方法是先在Si衬底上低温生长一层Ge虚衬底,再在Ge虚衬底上实现高质量GeSn合金外延[8-10]。然而,Ge虚衬底中的穿透位错会延伸到GeSn合金层中,使得GeSn合金中缺陷在10~6cm~(-2)以上。本文通过一种Si衬底上Sn自催化GeSn合金异质外延方法,得到横向生长的无位错GeSn合金条。GeSn-Si体系的晶格失配由界面处的面缺陷释放,在上层的外延晶体中不存在穿透位错。Sn做为一种IV元素,不会引入深能级缺陷,而GeSn共熔点温度仅为231.9℃[11],可实现低温外延生长。Sn组分可随生长温度线性变化,在300℃时可达到5.26%。GeSn条的尺寸和密度可通过改变生长条件进行调节,最大可达3μm×10μm,最小可至纳米量级(~200 nm)。通过霍尔测试得到在室温下GeSn合金条的空穴迁移率为336 cm2/V·s,载流子浓度为7.9×10~(12)cm~(-3)。利用GeSn合金条制作了MSM探测器,测试了10K-300K的变温光响应,结果表明随着温度逐渐升高,光电流先增大后减小。同时,对比了GeSn合金条与周围Ge薄膜的光电性质,发现GeSn材料的响应比Ge薄膜大,会随着温度升高而趋同。本实验方法为高质量GeSn合金异质外延提供更多可能,同时对一维纳米材料横向制备和硅基光电子器件研究具有重要意义。
引文
[1]Su SJ,Cheng BW,Xue CL,Wang W,Cao QA,Xue HY,Hu WX,Zhang GZ,Zuo YH,Wang QM.Ge Sn p-i-n photodetector for all telecommunication bands detection[J].Opt Express 2011,19:6408-6413.
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