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直接带隙Ge1-xSnx本征载流子浓度研究

白敏 宣荣喜 宋建军 张鹤鸣 胡辉勇 舒斌

直接带隙Ge1-xSnx本征载流子浓度研究

白敏, 宣荣喜, 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 舒斌
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  • 通过合金化改性技术, Ge可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体. 改性后的Ge半导体可同时应用于光子器件和电子器件, 极具发展潜力. 基于直接带隙Ge1-xSnx半导体合金8带Kronig-Penny模型, 重点研究了其导带有效状态密度、价带有效状态密度及本征载流子浓度, 旨在为直接带隙改性Ge半导体物理的理解及相关器件的研究设计提供有价值的参考. 研究结果表明: 直接带隙Ge1-xSnx合金导带有效状态密度随着Sn组分x的增加而明显减小, 价带有效状态密度几乎不随Sn组分变化. 与体Ge半导体相比, 直接带隙Ge1-xSnx合金导带有效状态密度、价带有效状态密度分别低两个和一个数量级; 直接带隙Ge1-xSnx合金本征载流子浓度随着Sn组分的增加而增加, 比体Ge半导体高一个数量级以上.
    • 基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8329)资助的课题.
    [1]

    Michael O, Konrad K, Tzanimir A, Gregor M 2014 IEEE Photon. Technol. Lett. 26 187

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    Zhang D L, Xue C, Cheng B, Su S J, Liu Z, Zhang X, Zhang G Z, Li C B, Wang Q M 2013 Appl. Phys. Lett. 102 141111

    [3]

    Tseng H H, Li H, Mashanov V, Yang Y J, Cheng H H, Chang G E, Soref R A, Sun G G 2013 Appl. Phys. Lett. 103 231907

    [4]

    Soref R A, Sun G, Cheng H H 2012 J. Appl. Phys. 111 123113

    [5]

    Tonkikh A A, Eisenschmidt C, Talalaev V G, Zakharov N D, Schilling J, Schmidt G, Werner P 2013 Appl. Phys. Lett. 103 032106

    [6]

    Gallagher J D, Xu C, Jiang L Y, Kouvetakis J, Menéndez J 2013 Appl. Phys. Lett. 103 202104

    [7]

    Yang B, Cai M 2011 Sci. China: Inform. Sci. 54 946

    [8]

    Michael O, Konrad K, Kaiheng Y, Stefan B, Kai U 2014 Opt. Express 22 839

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    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2010 Acta Phys. Sin. 59 2064 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜 2010 物理学报 59 2064]

    [10]

    Song J J, Zhang H M, Dai X Y, Hu H Y, Xuan R X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7228 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜 2008 物理学报 57 7228]

    [11]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [12]

    Kao K H, Verhulst A S, Put M V, Vandenberghe W G, Soree B, Magnus W, Meyer K D 2014 J. Appl. Phys. 115 044505

    [13]

    Kurdi M E, Fishman G, Sauvage S, Boucaud P 2010 J. Appl. Phys. 107 013710

    [14]

    Low K L, Yang Y, Han G, Fan W J, Yeo Y C 2012 J. Appl. Phys. 112 103715

    [15]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 1994 Semiconductor Physics (Beijing: Defense Industry Press) p367 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 1994 半导体物理学(北京: 国防工业出版社) 第367页]

  • [1]

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    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 1994 Semiconductor Physics (Beijing: Defense Industry Press) p367 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 1994 半导体物理学(北京: 国防工业出版社) 第367页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-25
  • 修回日期:  2014-07-22
  • 刊出日期:  2014-12-05

直接带隙Ge1-xSnx本征载流子浓度研究

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071
    基金项目: 

    教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8329)资助的课题.

摘要: 通过合金化改性技术, Ge可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体. 改性后的Ge半导体可同时应用于光子器件和电子器件, 极具发展潜力. 基于直接带隙Ge1-xSnx半导体合金8带Kronig-Penny模型, 重点研究了其导带有效状态密度、价带有效状态密度及本征载流子浓度, 旨在为直接带隙改性Ge半导体物理的理解及相关器件的研究设计提供有价值的参考. 研究结果表明: 直接带隙Ge1-xSnx合金导带有效状态密度随着Sn组分x的增加而明显减小, 价带有效状态密度几乎不随Sn组分变化. 与体Ge半导体相比, 直接带隙Ge1-xSnx合金导带有效状态密度、价带有效状态密度分别低两个和一个数量级; 直接带隙Ge1-xSnx合金本征载流子浓度随着Sn组分的增加而增加, 比体Ge半导体高一个数量级以上.

English Abstract

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