應(yīng)變Ge價(jià)帶結(jié)構(gòu)的E(k)~k關(guān)系研究.pdf

1、Ge及應(yīng)變Ge半導(dǎo)體的電子遷移率和空穴遷移率都比應(yīng)變Si高，且與Si工藝兼容，是22納米及以下工藝Si基CMOS的最佳溝道材料，在高速/高性能器件和集成電路中有極大的應(yīng)用前景，在未來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)中的發(fā)展起著舉足輕重的作用。能帶結(jié)構(gòu)是深入研究應(yīng)變Ge的基本屬性，發(fā)展Si基應(yīng)變Ge溝道CMOS高速/高性能器件和電路的重要理論基礎(chǔ)。目前，有關(guān)應(yīng)變Ge能帶結(jié)構(gòu)的理論研究鮮有報(bào)道。因此，開(kāi)展應(yīng)變Ge材料能帶結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)理論研究對(duì)應(yīng)變Ge技術(shù)的應(yīng)用有重

2、要理論意義和應(yīng)用價(jià)值，可為后續(xù)相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文基于薛定諤方程，在研究應(yīng)變哈密頓微擾的基礎(chǔ)上，考慮應(yīng)變產(chǎn)生的形變勢(shì)場(chǎng)，采用k·p微擾理論，研究建立了雙軸應(yīng)變Ge的價(jià)帶E(k)～k關(guān)系模型。根據(jù)應(yīng)變Ge的價(jià)帶結(jié)構(gòu)E(k)～k關(guān)系模型，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算，獲得SiGe虛襯底上壓應(yīng)變Ge的價(jià)帶色散關(guān)系，得到價(jià)帶在應(yīng)變下的變化以及各晶向有效質(zhì)量的變化。通過(guò)與文獻(xiàn)比較可知，本文計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，能帶在應(yīng)變下變化趨勢(shì)也相同。研究

3、結(jié)果表明，弛豫Ge有效質(zhì)量具有各向異性；在雙軸壓應(yīng)變作用下，應(yīng)變Ge的價(jià)帶發(fā)生分裂，重空穴帶上移成為帶邊，輕空穴帶下移成為亞帶邊，這將導(dǎo)致禁帶寬度相應(yīng)減小。有效質(zhì)量根據(jù)晶向的不同，在應(yīng)變條件下也發(fā)生不同的變化。所以，可以根據(jù)不同的應(yīng)用要求，利用應(yīng)變來(lái)構(gòu)造能帶結(jié)構(gòu)和獲得高性能的材料?；跈C(jī)械致單軸應(yīng)變SOI的工藝原理，利用自制的機(jī)械彎曲臺(tái)，本論文還進(jìn)行了單軸應(yīng)變SOI的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)樣品的AFM和Laman分析表征結(jié)果表明，SOI的表面粗