si1-xgex∶c缓冲层上ge薄膜的cvd外延生长new

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1、第２７卷增刊半导体学报犞狅犾．２７犛狌狆狆犾犲犿犲狀狋２００６年１２月犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犇犲犮．，２００６犛犻１－狓犌犲狓∶犆缓冲层上犌犲薄膜的犆犞犇外延生长王荣华韩平夏冬梅李志兵韩甜甜刘成祥符凯谢自力修向前朱顺明顾书林施毅张荣郑有火斗（南京大学物理学系江苏省光电信息功能材料重点实验室，南京２１００９３）摘要：用化学气相沉积方法，在犛犻（１００）衬底上生长犛犻１－狓犌犲狓∶犆合金作为缓冲层，继而外延生长了犌犲晶体薄膜．根据犃犈犛测量结果可以认为，缓冲层包括由衬底中的犛犻原子扩散

2、至表面与犌犲犎４，犆２犎４反应而生成的犛犻１－狓犌犲狓∶犆外延层和由犛犻１－狓犌犲狓∶犆外延层中犌犲原子向衬底方向扩散而形成的犛犻１－狓犌犲狓层．缓冲层上外延所得犌犲晶体薄膜晶体取向较为单一，其厚度超过在犛犻上直接外延犌犲薄膜的临界厚度，且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度（１０×１０１９－３）的体犌犲材料的电子迁移率相当．犮犿关键词：化学气相淀积；犛犻１－狓犌犲狓∶犆缓冲层；犌犲薄膜犘犃犆犆：３３２０犉；３３２０犚；８１１５中图分类号：犜犖３０４０５５文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００６）犛００１５１

3、０４本工作用犆犞犇方法在犛犻（１００）衬底上外延生１引言长掺犆的犛犻合金（犛犻），并以之作１－狓犌犲狓１－狓犌犲狓∶犆在犛犻上外延生长犌犲和高犌犲组分的犛犻１－狓犌犲狓为缓冲层外延生长犌犲单晶薄膜；分析了犛犻１－狓犌犲狓［１］∶犆缓冲层的生长过程及其对外延犌犲薄膜晶体质合金，可以用于具有高截止频率（＞１００犌犎狕）的量的影响．犛犻１－狓犌犲狓／犛犻异质结双极型晶体管和长波探测器等新型器件的制造和研究．但由于犌犲和犛犻之间的固２实验有晶格失配率达４２％，直接在犛犻衬底上外延犌犲用犆犞犇方法在犛犻（１００）衬底上生长犛犻易

4、引入失配位错，难以获得高质量的单晶犌犲薄膜．１－狓犌犲狓因此，许多报道采用犌犲组分渐变的犛犻作为∶犆合金缓冲层，继而外延生长犌犲薄膜，衬底的电１－狓犌犲狓阻率为１００Ω·犮犿．生长前对衬底作如下处理：用浓缓冲层，以减少因晶格失配带来的晶体缺陷，从而提［２］硫酸和双氧水按４∶１的比例清洗，经５％犎犉溶液高晶体质量．犉犻狋狕犵犲狉犪犾犱等人报道了用分子束外延（犎犉∶犎）腐蚀１０狊，用犖吹干后放入犆犞犇反应方法，在犛犻上以恒定的渐变速率（１０％犌犲／）淀积２犗２μ犿腔中．外延生长中以犌犲犎为犌犲源，犆为犆源，４２犎４犌犲组分渐变

5、的犛犻１－狓犌犲狓作为缓冲层，继而获得了高［３］犎２为载气．外延生长时总压强控制在２０～２３犘犪，质量的犌犲薄膜；犆狌狉狉犻犲等人报道了用化学气相沉犛犻１－狓犌犲狓∶犆缓冲层的生长温度为７５０℃，生长时间积（犆犞犇）方法外延生长犌犲组分渐变的犛犻缓１－狓犌犲狓为５０犿犻狀；犌犲薄膜生长温度为５７０℃，生长时间为冲层，当犌犲的浓度达到５０％时，对外延膜表面进行５０犿犻狀，生长速率约为１２狀犿／犿犻狀．化学抛光，然后以同样的速率继续外延直至纯犌犲，该分别用犡射线衍射（犡犚犇）、喇曼散射光谱方法可以大大减小外延层中线位错的密度

6、．（犚犪犿犪狀）、扫描电子显微镜（犛犈犕）和俄歇电子能谱犌犲组分渐变的掺犆的犛犻１－狓犌犲狓合金薄膜（犃犈犛）等方法对所得犌犲／犛犻，犛犻／犛犻，犌犲／１－狓犌犲狓∶犆（犛犻）同样可以作为犛犻上外延犌犲薄膜的１－狓犌犲狓∶犆犛犻１－狓犌犲狓∶犆／犛犻样品的结构特征进行表征测量，样理想缓冲层．在犛犻合金中掺入少量犆（＜１０２０１－狓犌犲狓品的电学输运参数通过霍尔效应（犎犪犾犾）测量得到．－３）可以有效抑制犛犻中犅原子的扩犪狋．犮犿１－狓犌犲狓［４，５］散，从而有效提高器件性能．犆的掺入还可以调３结果与讨论节犛犻，犌犲间的应变

7、，实现应变弛豫，以提高缓冲层的晶体质量．在犌犲／犛犻１－狓犌犲狓∶犆／犛犻样品的犡犚犇谱中（图国家重点基础研究发展规划（批准号：犌２００００６８３０５），优秀创新研究群体科学基金（批准号：６０４２１００３），高等学校博士学科点专项科研基金（批准号：２００５０２８４００４）资助项目通信作者．犈犿犪犻犾：犺犪狀狆犻狀犵＠狀犼狌．犲犱狌．犮狀２００５１１２３收到２００６中国电子学会１５２半导体学报第２７卷［９］１），除了对应于衬底的犛犻（４００）犓α，（４００）犓β衍射峰加，这与犢犪狀犵的观测结果相符．比较两个样品的［

8、６，７］（２θ分别为６９１°，６１６°），还可以观察到对应于犚犪犿犪狀谱可以发现：犌犲／犛犻１－狓犌犲狓∶犆／犛犻样品的－１）的强度与犛犻犛犻峰相当，且两者Ｇｅ外延薄膜的Ｇｅ（４００）犓α衍射峰（２θ＝６５９°），相犌犲犌犲峰（３０１犮犿比于源自外延层的其他峰，该衍射峰强度大且半峰的半峰宽只相