Si襯底上Ge-Si島的有序可控生長與表征.pdf

1、本論文采用全息光刻法制作二維圖形襯底，利用超高真空化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)(UHV/CVD)在圖形襯底上生長有序的Ge/Si島。系統(tǒng)研究了圖形在高溫脫氧時產(chǎn)生的變化，分析了圖形襯底、淀積條件等對Ge/Si島生長的影響。利用UHV/CVD系統(tǒng)在平面襯底上生長多層Ge/Si島，研究不同厚度的Si間隔層對多層Ge/Si島性質(zhì)的影響。 全息光刻法主要包括曝光和刻蝕。曝光采用三束光同時入射到記錄介質(zhì)中經(jīng)過一次曝光，從而得到二維圖案；刻蝕采用感應(yīng)耦

2、合等離子刻蝕(ICP)?？涛g后圖形襯底又進行氧化和腐蝕處理，以降低由ICP刻蝕引起的表面粗糙。獲得圖形襯底的周期為1.2μm，深度為110～120nm。 利用UHV/CVD系統(tǒng)在圖形襯底上自組裝生長Ge/Si島。發(fā)現(xiàn)在高溫脫氧時圖形襯底的深度變淺，并在臺面的邊上形成有序分布的環(huán)形納米Si島，經(jīng)實驗證實這主要是由脫氧過程中的熱分解反應(yīng)導(dǎo)致的Si遷移增強引起的。在圖形襯底上生長Ge，發(fā)現(xiàn)Ge島的分布主要受溫度的影響：在高溫趨向成核在

3、臺面及側(cè)壁上，部分直接淀積在Si島上；在低溫則隨機分布在圖形襯底上。與平面襯底相比，圖形襯底具有釋放應(yīng)力的作用，導(dǎo)致Ge島推遲產(chǎn)生。 利用UHV/CVD系統(tǒng)在平面襯底上生長不同Si間隔層厚度的多層Ge/Si島，通過X射線雙晶衍射(XRD)、光致發(fā)光譜(PL)、Raman譜等進行了表征。XRD結(jié)果表明，Si間隔層越厚，對應(yīng)多層結(jié)構(gòu)的界面越好，在衍射譜中觀察到分別來自浸潤層和Ge島的兩套衛(wèi)星峰；PL譜結(jié)果顯示Si間隔層越薄，越容易形