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硅基低位错密度厚锗外延层的UHV/CVD法生长

陈城钊 郑元宇 黄诗浩 李成 赖虹凯 陈松岩

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硅基低位错密度厚锗外延层的UHV/CVD法生长

陈城钊, 郑元宇, 黄诗浩, 李成, 赖虹凯, 陈松岩

Epitaxial growth of thick Ge layers with low dislocation density on silicon substrate by UHV/CVD

Chen Cheng-Zhao, Zheng Yuan-Yu, Huang Shi-Hao, Li Cheng, Lai Hong-Kai, Chen Song-Yan
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  • 利用超高真空化学气相淀积系统, 基于低温缓冲层和插入应变超晶格的方法, 在Si(100)衬底上外延出厚度约为880 nm的纯Ge层. 采用X射线双晶衍射、高分辨透射电镜、原子力显微镜和光致发光谱分别表征了其结构及光学性质. 测试结果显示外延Ge的X射线双晶衍射曲线半高宽为273, 表面均方根粗糙度为0.24 nm, 位错密度约为1.5106 cm2. 在室温下观测到外延Ge的直接带跃迁光致发光, 发光峰值位于1540 nm. 表明生长的Si基Ge材料具有良好的结晶质量, 可望在Si基光电子器件中得到应用.
    Thick Ge epitaxial layers are grown on Si(001) substrates in the ultra-high vacuum chemical vapor deposition system by using the method of low temperature buffer layer combining strained layer superlattices. The microstructure and the optical properties of the Ge layers are characterized by double crystal X-ray diffraction, HRTEM, AFM and photoluminescence spectroscopy. The root-mean-square surface roughness of the Ge epilayer with a thickness of 880nm is about 0.24 nm and the full-width-at-half maximum of the Ge peak of the XRD profile is about 273. The etch pit density related to threading dislocations is less than 1.5106 cm-2. The direct band transition photoluminescence is observed at room temperature and the photoluminescence peak is located at 1540 nm. It is indicated that the Ge epitaxial layer is of good quality and will be a promising material for Si-based optoelectronic devices
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2007CB613404), 国家自然科学基金(批准号: 61036003, 60837001)和中央高校基本业务费(批准号: 2010121056)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB613404), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos: 61036003, 60837001), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2010121056).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-23
  • 修回日期:  2012-04-05
  • 刊出日期:  2012-04-05

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