硅襯底是目前�(jià)格,可獲得尺�,器件工藝較成熟�半導(dǎo)�材料,用硅材料制備光電子器件,從而使成熟的硅集成電路工藝與IV—族,IⅥ族光電一子器件的光電特性結(jié)合在一�,�(fā)揮材料的各自�(yōu)�(shì),巳成為較活躍,有吸引力的研究領(lǐng)富域.
硅具有Fd3m空間群的金剛石結(jié)�(gòu),屬立方體系。由沿體�(duì)角線方向位移1/4體對(duì)角線距離的兩套面心立方子晶格嵌套而成�
�1.6.1是從硅晶胞[001][011][111]方向的透視�,硅的室溫物�、化�(xué)、光�(xué)、物理性質(zhì)列于下表�
在硅襯底上制作光電子器件用材�,要首先解決GAsS,IPS異質(zhì)�(jié)材料的晶格a]ia/i失配度大,使生�(zhǎng)的外延屠出現(xiàn)多晶'襯底硅與外延層GAsn熱膨脹系�(shù)不同出現(xiàn)灣a,IP�,裂紋和生�(zhǎng)層的逆相疇等�(wèn)�.通過(guò)采用Ge作緩沖層制成Ga//iAsGeS材料,以及低溫生長(zhǎng)GAsa作緩沖層或超晶格材料等方�,使上述問(wèn)題得到解�,目前采用MB,EMOCVD技�(shù)可直接在硅襯底上生長(zhǎng)出適合光電器件要求的材料,并制備出各類(lèi)光電子器�.
1.太陽(yáng)能電�
為克服GAsS異質(zhì)�(jié)材料的晶格失配大(4)a/i及熱膨脹系數(shù)不匹配問(wèn)�,首先采用Ge緩沖�,制成Ga/e¥結(jié)�(gòu)",在硅上生�(zhǎng)Ge作AsG/i單晶的研究較�,有用電子柬蒸�(fā)法或MB�,翦者可控性差,工藝�(fù)�,后者在同一系統(tǒng)中生�(zhǎng),提高了可控�,使GAsEa層性能改善.但由于G向Ga生長(zhǎng)層擴(kuò)散系�(shù)�,使后�(lái)生長(zhǎng)的GAsbeAsa~延層被Ge沾污,因此雖然可用GAsGeS材料制成了太�(yáng)能電�,效率12%,性能不佳.
2.�(fā)光管
RobertM.等人采用VEP技�(shù)在硅襯底上生�(zhǎng)Ge�,再用MOVD技�(shù)在Si/Ge瞳上生長(zhǎng)多層Ga�,制成異質(zhì)�(jié)材料Zn�(kuò)散后分別蒸發(fā)PtAuAuNi,作P面和n電極秈成�(fā)光管,其性能�:�(fā)射波�(zhǎng)82m,�=3u.日本OKI電子公面7n5rn司采用低壓MOC技�(shù),在硅襯底上獲得結(jié)晶性能良好的GAsGaAsVDa/A1外延�,制成可見(jiàn)光發(fā)光管,其正向IV性曲線很�,反向?yàn)橛矒�?表明GaAs—特AI為突變結(jié),其光譜波�(zhǎng)=70m,A~5m,�100n4n0mA下輸出功�06.mw,外量子效�03%.
中科院上海冶金研究所用硅襯底,采用MBE技�(shù)多步生長(zhǎng)法制作多周期AI/AsAsGa�(yīng)變超晶格作緩沖層,摻S的nGa外延層和摻Be—Ga外延�,i—As的PAs以及P一G8接觸As�,在P面蒸AuZ和n—n面蒸AuNiGe制成�(fā)光管,其IV性正�,光輸出功�0.3mw
SsmuKod等人在硅襯底上采用MO-clrduuno-hoieVPE技�(shù)生長(zhǎng)IGanP層和MOVPE技�(shù)生長(zhǎng)Ga�,制成IGa�(fā)光管,其發(fā)射光�60m,�5AsnP6aKA/m.入電流c注密度下工作1t特性未劣化,它將可能取代HeNe光器而擴(kuò)大其�(yīng)用范�.0b�(shí)~激Raeh等人采用硅襯�,用低壓MOCVD法生�(zhǎng)鼠異�(zhì)�(jié)材料lGa/lAszgl利①AsGan超晶格無(wú)摻雜緩沖�,②nn限制�,③IGas有源�,④PIP限制�,用質(zhì)子注—IPnAP—n入作絕緣�,制成�(fā)射光譜入118A~0v注入電流20.5m,5me�0mA�,連續(xù)工作24小時(shí)未出�(xiàn)衰退.
3.激光器
JZ.hr等人用MBE法在硅襯底上生長(zhǎng)Ga/A1異質(zhì)�(jié)材料,制成單量子阱激光器AsGaAs(SQw),其脈沖工作閾值電�4mA,�120.I下調(diào)制頦�2.GHz5.HalI等人在硅襯底上用l_MBE法生�(zhǎng)GaAsGa異質(zhì)�(jié)�(gòu)材料,制成AI]As激光器,閾值電�100mA,室溫連續(xù)工作1小時(shí),0T.3�,并指明采用硅襯底使導(dǎo)熱性改�(�38至一圈l在硅襯低3).Duus"等人在硅襯底上用MOCVD法直接生�(zhǎng)Ga/Al8pi"AsGaAs材料,制成低闞�,高效率雙異質(zhì)�(jié)注入激光器,其I-.KA/m.t=35c,量子效率7%,巳室溫連續(xù)�0�.m等人用MBE和MOCVD法在硅襯底上生長(zhǎng)GaAsGa/i子阱異質(zhì)�(jié)材料,NaAI]Ass量制成量子阱激光器,在室溫連續(xù)工作,閑值電流密�280A]r,.×1.e�(jīng)�(zhǎng)�(shí)間工作性能�(wěn)�.a,leHonKia-om等人在硅襯底上采用MEMB和MOC技�(shù)生長(zhǎng)GAi/a雙EVDaAsGAs異質(zhì)�(jié)材料,制成條形大功率激光器,其峰值功率已�(dá)14w(�)8r每o,室溫脈沖閼埴電流105mA,量子效率3%.0M.aeh等人在硅襯底上已制成GanPIPX異質(zhì)�(jié)激光器,其發(fā)射波�(zhǎng)RggilAs/n~12p.7.m,I'0.�1KA/m.c室溫下量子效�1%,輸出功率2rw.拄國(guó)Tooo0ohmsn公司用MOC技�(shù),在硅襯底上生�(zhǎng)IGaPIPVDnAs/n異質(zhì)�(jié)材料,帶成氧化物條形激光器,=412D,悶值電流密�1KA/m..7in0c,功率1rw.
4.其它器件
利用GaAs/Si的一體化晶體,還可�(kāi)展多種新穎的光器�,其中G8/i8/iAssOEC三I.維器�,作為�(shù)字計(jì)算機(jī)的三維人造網(wǎng)膜等.SSki,aa等人用GAsS材料�(kāi)�(fā)出具有GAsa�(fā)�,iS受光的新穎器�,它是在PS上生�(zhǎng)畸變超晶格作緩沖所—i�,再生�(zhǎng)雙異�(zhì)�(jié)激光器,P型硅表面反型層nS,以光作耦合互連線�
維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��
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