【摘 要】
：
Si基高效发光器件是目前Si基光电集成回路最具有挑战的器件之一。Ge由于具有准直接带特性、高载流子迁移率、在1.55μm附近有高的光吸收系数及与Si工艺相兼容等优势,被认为是理想的Si基光源候选材料之一。基于张应变及n型掺杂两种手段,Si基Ge材料的发光效率能大大提高。本文围绕Si基Ge材料制备、器件结构设计及器件制备开展了相关工作,其主要内容及创新如下:1.基于费米-狄拉克载流子分布模型和Van
论文部分内容阅读
Si基高效发光器件是目前Si基光电集成回路最具有挑战的器件之一。Ge由于具有准直接带特性、高载流子迁移率、在1.55μm附近有高的光吸收系数及与Si工艺相兼容等优势,被认为是理想的Si基光源候选材料之一。基于张应变及n型掺杂两种手段,Si基Ge材料的发光效率能大大提高。本文围绕Si基Ge材料制备、器件结构设计及器件制备开展了相关工作,其主要内容及创新如下:1.基于费米-狄拉克载流子分布模型和Van de Walle形变势理论,系统地研究了应变、温度和掺杂对简并态Ge材料自发辐射的影响。计算发现张应变有助于提高载流子的填充水平从而大大增强自发辐射强度及其温度稳定性。r能谷和L能谷间的能量差随温度升高而减小,使得Ge自发发射谱的峰值强度和积分强度都随温度升高而增大。在相同掺杂浓度下,n型掺杂相比P型掺杂更能有效地提高Ge的发光效率。2.采用SiNx应变源,通过调节Ge及绝缘层上Ge（GOI）条纹宽度调制了Ge层中的张应变。发现Ge条纹中Ge层的张应变随条纹的变宽先增加而后趋于饱和;而GOI条纹中Ge层的张应变随条纹宽度的增加逐渐减小。利用P+注入结合低温预退火和准分子激光退火,在Ge中获得了结深为44nm、峰值浓度为～5×1019cm-3的n型掺杂。由于Ge中的》型重掺杂,在制备的n+/p结中同时观测到了 1600nm附近的Ge直接带发光及1660nm附近的缺陷发光。3.利用Si衬底上张应变Si0.13Ge0.87/Ge多量子阱材料制备了垂直结构发光二极管。在室温连续电流注入下观测到了张应变Ge量子阱中的Γ1-HH1复合发光。研究发现,由于注入电流的焦耳加热效应,Ge量子阱的发光峰位对应的光子能量随注入电流密度的增大呈现超二次减小的趋势;在恒定注入电流密度下,张应变Ge量子阱的发光强度随温度的升高而增加。4.提出了 SOI衬底上横向p-Si0.05Ge0.95/i-Ge/n-Si0.05Ge0.95双异质结发光二极管。利用横向p-i-n结构,提高了器件的光抽取效率;利用SiGe/Ge/SiGe双异质结,器件的载流子注入比相比同质结提高了 137倍;利用SOI衬底带来的共振腔增强效应,提高了器件自发辐射强度;材料采用800℃退火,在Ge层中引入了～0.3%张应变。经过上述设计,在相同注入电流密度下,该横向双异质结发光二极管的发光强度相比Ge同质结发光二极管的发光强度提高了 4倍。5.提出了 SOI衬底上张应变n型掺杂Ge外延层及SiGe/Ge“I”叁型多量子阱双有源区垂直谐振腔发光二极管。利用Ge多量子阱直接带复合发光的光子能量略大于Ge外延层的直接带隙这一特性,将上述双有源区与垂直谐振腔相结合,使原本泄露到衬底之外的多量子阱发光被回收来对Ge外延层进行光泵浦,提高材料整体发光效率。经过器件设计,在1625-1700nm波段观测到了 Ge材料在室温连续电注入下的光增益。在该器件的基础上尝试了垂直腔面发射激光器的制备,为后续优化器件结构奠定了基础。6.提出了温度渐变Ge浓缩工艺来制备高质量绝缘层上SiGe（SGOI）材料。使Ge浓缩温度随着SiGe层Ge组分的增加逐渐从115℃降低到900℃。利用该工艺获得了组分均匀分布的SGOI材料,提高了 SGOI（GOI）的晶体质量、降低了 SGOI（GOI）的表面粗糙度（RMS<1nm）并且可以获得高Ge组分（>0.70）、大压应变（-1.23%）的SGOI材料。7.建立了三维Ge浓缩模型。基于该模型,进行了绝缘层上Ge组分可调的SiGe/Ge异质结纳米线的设计和制备。利用制备的绝缘层上Si0.09Ge0.91/Ge异质结纳米线进行MSM光电探测器的制备,发现器件的反向饱和暗电流仅为2.7nA,比传统Ge探测器暗电流低了三个数量级以上。由于纳米线中张应变及金属/Si0.09Ge0.91肖特基势垒的存在,探测器响应截止波长扩展到了～2400nm。
其他文献
陈太宗是越南陈朝开国皇帝,不仅被认为是一位“宽仁大度,有帝王之量”君主,同时也是越南第十三世纪著名的佛学思想家。本文以陈太宗所著之《课虚录》为主要文本,对陈太宗佛学思想进行全面而系统地深入探讨研究,梳理并概括陈太宗佛学思想之主要内容。除了绪论和结语之外,正文分为四章,另有两个附录列于最后。在概述陈太宗的时代、生平、佛学著述以及海内外学界对陈太宗佛学思想的研究动态之后,从体、相、用三个角度来阐述其“
神经机器翻译是采用端到端深度学习框架进行机器翻译的方法。近几年来,神经机器翻译取得了飞速的进展以及巨大的成功。由于神经机器翻译能够更好地建模长距离依赖关系,它已经取代了传统的统计机器翻译,成为了目前学术界和工业界最佳的机器翻译方法。主流的神经机器翻译模型一般使用词级别的序列来编码句子。然而,对于神经机器翻译的编码而言,这可能不是最佳选择,尤其是针对拥有歧义切分的语言而言。一方面,切分错误可能对神经
目前,随着人们对海洋深入探索的需求不断增加,对于水下通信系统传输信息的需求大大增加,且对水下通信系统传输信息可靠性的要求越来越高。然而由于水声信道（UnderwaterAcoustic Channel,UAC）存在复杂多变的强多径、严重的多普勒效应和噪声干扰,会引起传输信号的畸变,所以需要对水声信道产生的影响进行补偿,以增强水声系统的鲁棒性。本文主要是对基于水声正交频分复用（Orthogonal
随着互联网信息时代的到来,电子信息已经成为当今社会沟通与交流的主要载体。在这种环境和现实需求下,对电子信息的数字签名也开始变得尤为重要。数字签名技术由于具有身份认证性、数据完整性、不可抵赖性等等优势,使得它在信息安全领域扮演着重要角色。数字签名也随着用户的具体需求而产生各种特殊签名。比如代理签名方案是原始签名者因某种原因不能签名而将签名权利委托给代理签名者的数字签名方案。环签名方案是签名者想要达到
在很多应用场景中,无线传感器网络监测目标的相关信息需要不断地从网络中的源节点发送给汇聚节点,并且需要在网络中保持匿名,以达到网络安全和监测目标安全的目的。因此,源节点位置隐私保护是无线传感器网络领域中的一个重要研究课题,基于不同的敌手攻击模型,研究人员已经设计了多种源节点隐私保护方案。为了进一步提高源节点隐私保护效果并降低网络能量消耗,在本文中,我们提出了基于秘密共享的全方位源节点隐私保护方案（S
随着数字多媒体技术的发展,各种视频处理工具日渐普及。借助于这些视频处理工具,人们可以很方便地对视频进行编辑或对视频内容进行篡改,如果这种被篡改的视频被非法使用,其后果甚至会影响社会稳定。因此,如何对数字视频进行真实性和完整性的鉴定,已经成为当前多媒体信息安全领域中极为重要的研究课题之一。与数字图像相比,数字视频数据的海量、高维、非线性等特点给视频篡改取证技术研究带来更大的挑战。尽管国内外已有不少学
人体行为识别是指根据给定视频,利用机器学习和计算机视觉中各种方法自动分析视频中人的行为动作类别。行为识别容易受视频复杂背景、光照变化、行为人完成动作的速度、视角变化和部分遮挡等因素的影响,导致行为动作的类间与类内的模式变化大,使得人体行为识别成为目标识别中的难题,也是当前计算机视觉领域中的研究热点。人体行为识别的研究成果可以应用于智能视频监控、视频检索、人机交互等领域。因此,开展视频中人体行为识别
人体行为识别是计算机视觉的前沿研究课题,可应用在智能视频监控、人体行为分析和视频检索等领域中。近年来RGBD视频的出现为人体行为识别带来了新的机遇和挑战。在系统梳理RGBD视频的人体行为识别技术基础上,本文发现目前的研究存在如下问题:特征维度高、缺乏判别力部位分析、深度学习网络缺乏可解释性、特征融合难。因此本文分别针对上述问题,围绕着如何有效表示人体的动作特征展开研究,具体的研究内容和创新点如下:
ZnO基半导体作为当今光电子材料领域最为热门的材料之一,其高质量晶体生长与掺杂仍然是当今研究的热点问题,通过Mg原子的掺入可以使其能带连续可调,推动ZnO基材料在紫外与深紫外应用的进一步发展。同时,多元素的共同掺杂也成为制备p型ZnO的热门方向。随着人们对光电器件和电子器件的尺寸和性能要求的日益提高,界面处的耦合作用也成为了提高器件性能的关键物理问题。本论文采用MBE方法在立方结构的MgO衬底上分
当前,数据安全问题仍是制约云存储市场发展的重要因素。在公有云中,用户数据存储于不受信的云服务提供商的服务器,并在开放的互联网中传输,这对用户数据的安全保护和共享提出了严峻的挑战。本文首先介绍了云存储安全的基础知识和相关理论,对椭圆曲线和困难性问题作了概述,讨论了安全协议的形式化定义和理论模型。随后具体研究公有云环境下的双因子身份认证方法,讨论了基于USB Token的认证方法的特点,具体介绍了利用