絕緣體上鍺(GOI)納米帶的制備及其應變機理研究.pdf

1、絕緣體上鍺(GOI)材料具有高遷移率、在光通信波段大的吸收系數(shù)、與成熟的硅工藝兼容等特點，被認為是未來Si基集成高效光源及下一代微電子器件的重要材料之一。然而Ge的間接帶特性是發(fā)光器件面臨的最大挑戰(zhàn)，因此無論是應用于Si基發(fā)光還是提高器件溝道內(nèi)載流子的遷移率，都需要制備較大應變的Ge材料，本論文設計了兩種制備GOI納米帶的方法來提高Ge的應變，主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1.利用有限元軟件模擬了在GOI納米帶兩側分別沉積Si3N4

2、、 SiO2介質薄膜和無介質覆蓋三種情況下的應變分布，分析了納米帶尺寸及介質薄膜材料對提高Ge納米帶張應變的影響。發(fā)現(xiàn)在GOI納米帶側壁沉積Si3N4時Ge的應變較大，并且Ge納米帶寬度減小至50nm左右時，應變達到了最大(εxx=1.16％，εyy=0.49％)。該結果為張應變Ge納米帶的實驗制備提供理論依據(jù)。
　　2.基于循環(huán)氧化退火和全息光刻的方法，利用絕緣體上硅(SOI)襯底上外延Si/SiGe/Si結構，制備出了500n

3、m寬的GOI納米帶陣列。通過沉積Si3N4應力層及高溫退火提高Ge應變，得到了張應變?yōu)?.62％的GOI納米帶。模擬分析結果表明熱處理過程中Ge與其上下表面SiO2層的熱失配是提高GOI納米帶應變的主要原因。
　　3.首次提出了在SOI襯底上制備尺寸及Ge組分可調控的的SiGe納米帶的方法。分析了循環(huán)氧化退火過程中SiGe納米帶尺寸和Ge組分變化情況。將SiGe納米帶從襯底剝離并對其進行二次氧化濃縮，制備出了寬度約為100nm且應