锡自催化生长的硅基无位错锗锡条
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.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,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.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106cm-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℃,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(～200nm).通过霍尔测试得到在室温下GeSn合金条的空穴迁移率为336cm2/V·s,载流子浓度为7.9×1012cm-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.
硅基无位错锗锡条 锡自催化生长工艺 异质外延 缺陷控制
余凯 丛慧 刘智 薛春来 成步文 王启明 李传波
中国科学院半导体研究所,集成光电子国家重点实验室,北京 100083
国内会议
厦门
中文
46-47
2017-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）