利用Al/AlAs中间层调控GaAs在Si(111)上外延生长的研究

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作者 常梦琳 樊星 +4 位作者 张微微 姚金山 潘睿 李晨 芦红 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第11期1815-1822,共8页

为了实现Ⅲ-V器件在硅基平台上单片集成,近年来Ⅲ-V半导体在硅衬底上的异质外延得到了广泛研究。由于Ⅲ-V半导体与Si之间大的晶格失配以及晶格结构不同,在Si上生长的Ⅲ-V半导体中存在较多的失配位错及反相畴,对器件性能造成严重影响。而... 为了实现Ⅲ-V器件在硅基平台上单片集成,近年来Ⅲ-V半导体在硅衬底上的异质外延得到了广泛研究。由于Ⅲ-V半导体与Si之间大的晶格失配以及晶格结构不同,在Si上生长的Ⅲ-V半导体中存在较多的失配位错及反相畴,对器件性能造成严重影响。而Si(111)表面的双原子台阶可以避免Ⅲ-V异质外延过程中形成反相畴。本文利用分子束外延技术通过Al/AlAs作为中间层首次在Si(111)衬底上外延生长了GaAs(111)薄膜。通过一系列对比实验验证了Al/AlAs中间层的插入对GaAs薄膜质量的调控作用,并在此基础上通过低温-高温两步法优化了GaAs的生长条件。结果表明Al/AlAs插层可以为GaAs外延生长提供模板,并在一定程度上释放GaAs与Si之间的失配应力,从而使GaAs薄膜的晶体质量得到提高。以上工作为Ⅲ-V半导体在硅上的生长提供了新思路。 展开更多

关键词 分子束外延 Ⅲ-V族半导体 硅基砷化镓 异质外延 硅基集成

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石墨烯上远程外延Ge纳米柱

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作者 谢景龙 袁国文 +7 位作者 廖俊杰 潘睿 樊星 张微微 袁紫媛 李晨 高力波 芦红 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第9期1769-1776,共8页

远程外延能够突破传统外延中晶格匹配、热匹配等限制,近年来得到了广泛的关注。Ⅲ-Ⅴ族和Ⅲ-氮化合物半导体已经成功在石墨烯上远程外延生长,但Ⅳ族半导体的远程外延很少被报道。本文首次借助于分子束外延技术在石墨烯上远程外延制备了... 远程外延能够突破传统外延中晶格匹配、热匹配等限制,近年来得到了广泛的关注。Ⅲ-Ⅴ族和Ⅲ-氮化合物半导体已经成功在石墨烯上远程外延生长,但Ⅳ族半导体的远程外延很少被报道。本文首次借助于分子束外延技术在石墨烯上远程外延制备了半导体Ge纳米柱,研究了其生长特性及剥离转移。结果表明:远程外延生长的Ge纳米柱为[111]c晶向,集中分布在石墨烯的褶皱以及衬底Cu-Ni原子台阶处,随着生长温度的提高,Ge纳米柱的高度和密度逐渐下降,但直径差别不大,约为55~65 nm,此外,自组织生长的Ge纳米棒显示无应变的生长状态,引入少量Sn形成GeSn纳米柱,能够显著提升Ge纳米柱的面密度。同时,生长的Ge纳米柱可实现剥离,有望实现异质集成,应用于先进光电子器件等领域。 展开更多

关键词 石墨烯 远程外延 分子束外延 锗纳米柱 硅基集成 半导体

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面向21世纪的Si基光子学 被引量：3

3

作者 彭英才 Seiichi Miyazaki +1 位作者 徐骏 陈坤基 《自然杂志》 北大核心 2006年第2期94-98,共5页

Si基光子学是近年来在半导体光电子学和纳米材料科学领域中迅速发展起来的一个新型分支学科，旨在研究各类Si基低维材料的发光特性。各种Si基光子器件的设计与制作，并进而实现用于现代光通信技术的全Si光电子集成电路。预计在未来10年... Si基光子学是近年来在半导体光电子学和纳米材料科学领域中迅速发展起来的一个新型分支学科，旨在研究各类Si基低维材料的发光特性。各种Si基光子器件的设计与制作，并进而实现用于现代光通信技术的全Si光电子集成电路。预计在未来10年内，随着Si基纳米材料发光效率的提高，器件制备技术的进步和光电子集成工艺的成熟，Si基光子学的研究将出现重大突破性进展，并很有可能引发一场新的信息技术革命。本文着重介绍了用于Si基光电集成的光子学材料、器件与工艺在近3～5年内所取得的研究进展，并预测了它们的未来发展趋势。 展开更多

关键词 si基光子材料 si基光子器件 si基光电子集成 现代光通信

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硅基键合激光器的研究进展 被引量：4

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作者 韩伟华 余金中 王启明 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期77-79,84,共4页

硅基的光电子集成以及光集成将满足未来信息传输处理的要求。目前制作硅基激光器的方法主要分为两类 ,异质结外延生长和异质材料键合。键合方法克服了异质结外延生长不可避免的晶格失配和材料热膨胀系数非共容性的缺点 ,它可以将具有直... 硅基的光电子集成以及光集成将满足未来信息传输处理的要求。目前制作硅基激光器的方法主要分为两类 ,异质结外延生长和异质材料键合。键合方法克服了异质结外延生长不可避免的晶格失配和材料热膨胀系数非共容性的缺点 ,它可以将具有直接带隙结构的半导体材料(如Ⅲ -Ⅴ族材料 )键合到硅片上 ,从而制作出硅基键合激光器件。特别是近年来发展起来的低温 (小于 50 0℃ )直接键合技术 ,使发光器件与微电子器件的硅基混合光电集成成为可能。 展开更多

关键词 半导体激光器 硅基键合 混合光电集成

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用于光网络通信的Si基光子集成器件的研究 被引量：4

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作者 王启明 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期23-30,共8页

报导了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器 ,MOEMS和F_PTO宽频域光学滤波器 ,M_Z型TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器 .用应变层SiGe/SiMQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM <6nm ,外量... 报导了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器 ,MOEMS和F_PTO宽频域光学滤波器 ,M_Z型TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器 .用应变层SiGe/SiMQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM <6nm ,外量子效率 η >4 .2 % ;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器 ,当外加电压 0→ 50V ,连续可调谐范围达 90nm ;采用全平面工艺研制的F_P腔TO滤波器 ,当外加电流 0→ 57mA时 ,连续可调谐范围达 2 3nm ,FWHM <0 .5nm .在SOISi基片上研制的M_ZTO波导光开关 ,开关时间 <30 μs,功耗～ 10 0mW .开关消光比_13dB和_10dB ,1× 4MMI多路分束器输出光场的不均衡性 <0 .36dB ,总插入损耗 6 .9dB .用背向对接的MMI构成的M_Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量 2 6dB ,响应时间 10 0 μs,插入损耗 4 .8～ 7dB . 展开更多

关键词 si基集成 光电探测器 光学滤波器 光开关 光分路器 光强衰减器

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Si基光子晶体的制备与器件应用 被引量：1

6

作者 尚勇 彭英才 《微纳电子技术》 CAS 2007年第5期235-240,253,共7页

光子晶体是近十年来迅速发展起来的一种新型人工结构的功能材料。本文简要介绍了Si基光子晶体的主要特点;着重介绍了Si基光子晶体的几种主要制备方法,如精细干式蚀刻法、胶质晶体模板法、宏观多孔Si的电化学腐蚀、多光子聚合法和核壳结... 光子晶体是近十年来迅速发展起来的一种新型人工结构的功能材料。本文简要介绍了Si基光子晶体的主要特点;着重介绍了Si基光子晶体的几种主要制备方法,如精细干式蚀刻法、胶质晶体模板法、宏观多孔Si的电化学腐蚀、多光子聚合法和核壳结构纳米晶粒镶嵌法等;概要介绍了Si基光子晶体在Si基发光器件和Si基光波导器件中的应用。对目前存在的问题进行了讨论,并展望了它的未来发展趋势。 展开更多

关键词 si基光子晶体 制备方法 si基光子器件 si基光子集成

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实现受激光发射探索S i基激光器 被引量：1

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作者 彭英才 X.W.Zhao +1 位作者 傅广生 王英龙 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期948-953,共6页

本文首先评论了近5年来各类Si基纳米材料在光增益和受激光发射特性研究方面所取得的最新进展.进而指出,晶粒有序的小尺寸和高密度纳米晶Si(nc-Si),具有载流子三维量子受限的局域化纳米结构和具有高激活浓度Er掺杂的nc-Si:Er/SiO2纳米薄... 本文首先评论了近5年来各类Si基纳米材料在光增益和受激光发射特性研究方面所取得的最新进展.进而指出,晶粒有序的小尺寸和高密度纳米晶Si(nc-Si),具有载流子三维量子受限的局域化纳米结构和具有高激活浓度Er掺杂的nc-Si:Er/SiO2纳米薄膜,将是实现Si基激光器的主要有源区材料.最后,对这一领域的今后发展趋势进行了初步展望.预计在今后的3～5年内,实现Si基激光器的探索性研究高潮即将到来,并极有可能获得重大突破性进展,即在进一步提高发光效率的基础上,实现稳定可靠的光增益和受激光发射特性.而后再用3～5年的时间,通过优化结构形式与工艺技术,研制出具有器件实用化水平的Si基激光器. 展开更多

关键词 NC-si 局域化si基纳米结构 光增益 受激光发射 si基激光器 全si光电子集成

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一种新的半导体材料和器件结构:COS

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作者 阎志军 王迅 《物理》 CAS 北大核心 2002年第11期702-707,共6页

国际半导体技术发展进程表预期器件的特征尺寸不久将减小到 0 1μm以下 ,SiO2 作为MOS器件栅介质遇到不可克服的困难 .人们在寻找新的栅介质材料时 ,提出了一种新的结构 ,称为半导体上的晶态氧化物 (COS) .最近 ,COS被用作Si衬底上生长... 国际半导体技术发展进程表预期器件的特征尺寸不久将减小到 0 1μm以下 ,SiO2 作为MOS器件栅介质遇到不可克服的困难 .人们在寻找新的栅介质材料时 ,提出了一种新的结构 ,称为半导体上的晶态氧化物 (COS) .最近 ,COS被用作Si衬底上生长GaAs的过渡层 ,成为半导体材料和器件发展中一项新的突破 . 展开更多

关键词 半导体材料 器件结构 COS 晶态氧化物 MOS晶体管 硅基集成 半导体器件

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21世纪的光学和光电子学讲座 第二讲 硅基发光材料和器件研究 被引量：4

9

作者 陈维德 《物理》 CAS 1999年第12期741-745,共5页

硅基发光材料和器件是实现光电子集成的关键．文章评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究，包括掺饵硅，多孔硅，纳米硅以及Ｓｉ／ＳｉＯ２ 等超晶格结构材料．

关键词 硅基发光材料 硅基发光器件 光学 光电子学

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多孔硅及硅基发光材料

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作者 鲍希茂 《中国科学基金》 CSCD 1998年第3期162-166,共5页

硅是微电子技术的材料基础。为了发展光电子集成就必须研究硅基发光材料。多孔硅是硅基发光材料的一个重大突破,并实现了多孔硅发光二极管与集成电路的集成。同时,硅基发光材料研究的纵深发展,出现了发光强、稳定性好的硅基多孔SiC蓝光... 硅是微电子技术的材料基础。为了发展光电子集成就必须研究硅基发光材料。多孔硅是硅基发光材料的一个重大突破,并实现了多孔硅发光二极管与集成电路的集成。同时,硅基发光材料研究的纵深发展,出现了发光强、稳定性好的硅基多孔SiC蓝光发射材料和发光波长范围宽的纳米半导体镶嵌SiO_2发光材料。硅基镶嵌纳米发光材料是一个富有活力,有应用前景的研究领域。 展开更多

关键词 多孔硅 纳米材料 硅基发光材料 微电子学

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硅基发光材料和器件研究的进展 被引量：1

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作者 陈维德 李秀琼 《光电子技术与信息》 2000年第2期13-19,共7页

发光器件和集成电路都是信息技术的基础。如果能将它们集成在一个芯片上，信息传输速度，储存和处理能力将得到大大提高，它将使信息技术发展到一个全新的阶段，但是，现在的集成电路是采用硅材料，而发光器件则用ｉｌｌ－Ｖ族化合物半... 发光器件和集成电路都是信息技术的基础。如果能将它们集成在一个芯片上，信息传输速度，储存和处理能力将得到大大提高，它将使信息技术发展到一个全新的阶段，但是，现在的集成电路是采用硅材料，而发光器件则用ｉｌｌ－Ｖ族化合物半导体。Ｉｌｌ－Ｖ族化合物半导体集成电路，虽然经过多年的研制，但至今还不成熟。因此，研究硅基发光材料和器件成为发展光电子集成的关键。本文评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究，包括掺铒硅、多孔硅、纳米硅以及 Ｓｉ／ＳｉＯ_２等超晶格结构材料，并展望了这些不同硅基发光材料和发光器件在光电集成中的发展前景。 展开更多

关键词 硅基 发光材料 发光器件 光电集成

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