SiGe合金單晶生長及性能研究.pdf

1、SiGe單晶的特點是其性質(zhì)隨組分不同而變化，具有帶隙可調(diào)，禁帶寬度可容易地通過改變Ge的含量加以精確調(diào)節(jié)等許多獨特的物理性質(zhì)，有“第二代硅微電子材料”之稱。SiGe合金材料在微電子器件、光電器件和熱電器件方面有著誘人的應(yīng)用前景。 由于SiGe單晶具有這一系列的優(yōu)點及應(yīng)用，世界主要發(fā)達國家都加強了對SiGe單晶材料的研究。對于SiGe單晶材料的生長，目前國際上主要有直拉（CZ）法、區(qū)熔（FZ）法和垂直布里奇曼（VB）法。與其它生長

2、方法相比，直拉法較為成熟并且可獲得較大直徑的SiGe單晶。由于組分的強烈偏析，SiGe單晶的生長很困難。目前國內(nèi)對SiGe體單晶的生長、物理特性及其在微電子和光電子領(lǐng)域的應(yīng)用研究很少。 本文第一章主要介紹了SiGe合金單晶的特點、基本性質(zhì)及在空間太陽電池、X射線單色器、γ射線透鏡、量子阱器件襯底方面的應(yīng)用。還介紹了國際上制備SiGe單晶的方法及研究進展。第二章主要介紹了我們開展SiGe單晶生長的研究情況。根椐不同器件對SiGe單

3、晶材料的要求，我們重點開展了兩種SiGe單晶材料的研究，一種是大直徑、無位錯、Ge濃度相對較低的SiGe單晶材料，應(yīng)用方向為抗輻照電路和空間太陽電池；一種是小直徑、Ge濃度高、位錯密度相對較高的SiGe單晶材料，應(yīng)用方向為X射線單色器、γ透鏡、光電器件和量子阱器件的襯底等。在TDR-62硅單晶爐上，我們設(shè)計了10英寸（254mm）密閉式熱場，穩(wěn)定地拉制出了無位錯，Ge濃度達1.1wt％，直徑100mm的SiGe單晶。我們還在該爐上設(shè)計了