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Si/SiGe异质结器件研究

移动通信、GPS、雷达及高速数据处理系统等的高速发展对半导体器件的性能,如截止频率、功耗和成本等提出了更高的要求。相对于Si器件和化合物半导体器件,Si/SiGe异质结器件能以更高的性能价格比满足该要求,故成为目前国内外研究的热点之一。本文通过对Si/SiGe异质结材料特性、生长技术、p-MOSFET、SiGe-HBT的研究,设计优化、试制出了SiGe-p-MOSFET和SiGe-HBT器件样品。首先,通过理论分析和模拟,给出了Si/SiGe-p-MOSFET优化设计原则,主要包括:(1)栅材料的选择;(2)沟道层中Ge组分及其分布曲线的确定;(3)栅氧化层及Si盖帽层厚度的计量优化;(4)阈值电压的调节。应用以上原则设计了器件各参数,并制备了器件样品。测试结果显示,SiGe-p-MOSTET(L=2gm)跨导为45mS/mm(300K)和92mS/mm(77K),而作为对照的常规Si-p-MOSTET的跨导为33mS/mm(3  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

《半导体学报》2008年05期
半导体学报

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟(英文)

1 IntroductionResearch on Si/Si Ge quantum cascade lasers(QCL) is of particular interest due to the develop-ment of silicon-based optoelectronic integration.Si/Si Ge QCL operates via hole intersubband transitionsto overcome the indirect bandgap character of Si andSi Ge alloy and can achieve a silicon LED[1].The mainchallenges of a long-wavelength QCL are :i mprovedinjection efficiency ,increased electron oscillation ...  (本文共5页) 阅读全文>>

《清华大学学报(自然科学版)》2005年01期
清华大学学报(自然科学版)

空穴型Si/SiGe共振隧穿二极管及其直流参数提取

Esaki等于1974年发现双势垒单量子阱异质结构的共振隧穿现象[1],根据这一原理研制的共振隧穿二极管(RTD)由于其特有的负微分电阻特性,受到众多研究者的关注。目前研究的RTD器件多采用 - 族材料[24],这是与分子束外延和金属有机化学汽相淀积外延等为标志的材料外延技术的发展分不开的。但是,用 - 族材料制成的共振隧穿二极管存在的造价高、与当前主流的Si半导体平面工艺不兼容等问题,使其应用受到极大的限制。随着超高真空外延(ultra-highvacuumchemicalvapordeposition)技术的突破和对超晶格异质结构研究的深入发展,SiGe异质结构脱颖而出,成为发展RTD器件的新方向。基于Si/SiGe的带间隧穿二极管[5]、电子型[6]和空穴型[7]共振隧穿二极管都已研制成功。清华大学微电子学研究所在2002年研制出了室温下可以明显观察到负阻效应,电流峰谷比为1.13,峰值电流密度为1.50kA/cm2的空穴...  (本文共4页) 阅读全文>>

《功能材料与器件学报》2002年02期
功能材料与器件学报

Si/SiGe异质结双极晶体管的研制(英文)

1IntroductionIntroductionofSiGeintoconventionalSibipolartransistor'sbaseregionleadstomanytechnicaladvantages,suchashighcut-offfrequency,highcurrentgain,lownoise,highEarlyvoltageandespe-ciallygoodlowtemperaturecharacteristics.Andbe-causetheSiGetechnologyiscompatiblewiththema-tureSitechnology,SiGedevicespossesshigherper-Fig.2Dopingprofilebefore(a)andafter(b)thermalprocessingformance-costratiocomparedwithGaAsdevices.SiG...  (本文共5页) 阅读全文>>

清华大学
清华大学

基于Si/SiGe的空穴型共振隧穿二极管的研究

随着科学技术的发展,信息社会对电路集成度要求不断提高,促使人们寻找绕过晶体管尺寸极限的途径,纳电子学和单电子学在此背景中应运而生,居于半导体科学和工程研究前沿。隧穿二极管就是当前纳电子学中最负期望的纳米量子器件之一。当前隧穿二极管的研究主要集中在III-V族化合物材料的隧穿二极管以及基于Si/SiGe的带间隧穿二极管和电子型共振隧穿二极管。而对较其它隧穿二极管有着制作工艺简单、易与其它电路集成等优点的基于Si/SiGe的空穴型共振隧穿二极管的研究较少。因此本文对基于Si/SiGe的空穴型共振隧穿二极管做了一番研究。本文首先系统地介绍了共振隧穿二极管和Si/SiGe异质结材料的相关知识。采用Si/SiGe价带工程技术设计出Si/SiGe双势垒单量子阱结构,并依托我所在SiGe材料外延生长方面的技术优势,利用我所自制的UHV/CVD设备GSE400生长了Si/SiGe双势垒单量子阱结构外延。并用双晶X射线衍射法、Raman谱分析、二...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

《半导体学报》2006年05期
半导体学报

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器的能带设计

1引言量子级联激光器(quantum cascade laser,QCL)最早于1994年由美国Bell实验室的Faist等人在Ⅲ-Ⅴ族材料(GaInAs/AlInAs)中实现[1].它是在有外加电场条件下单靠一种载流子的多次子带间跃迁发光而实现的.由于受到天然Si材料间接带能带结构的限制,Si材料的发光效率极低,更谈不上实现受激光发射.Si Ge半导体材料是近年来人们所寻找的适宜与Si构成异质结器件的一种新型材料,使用Si Ge合金的Si/Si Ge量子级联异质结构子带受激光发射已被实验证实[2].Si与Si Ge合金的电子亲和势相近,高偏压下异质结的导带带阶对电子几乎不能形成有效限制,价带带阶则比较大(ΔEv≈0·78eVx,其中x为合金中Ge的组分)[3],Si Ge在异质结中容易形成空穴的势阱,Si/Si Ge材料的子带跃迁发生在Si Ge量子阱价带不同空穴态之间,载流子跃迁机制有两种,一种是子带阱内跃迁(intra-w...  (本文共5页) 阅读全文>>