シリコンベースの赤外線半導体の合成は,分子化学の方法を使用してGe-Snシステムで行われます

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 半導体物理学 半導体物理学
• オプトエレクトロニクス (光電子機器)

背景:

• 新種の半導体合金の開発は,光電子機器の進歩に不可欠です.
• ゲルマニウム-タン (Ge-Sn) 合金は,調整可能な電子および光学特性を提供します.
• 望ましい熱安定性を有する高品質のGe-Snフィルムを実現するには課題があります.

研究 の 目的:

• Ge-Sn半導体合金の新しいファミリーを合成する.
• これらの合金の構造的,電子的,光学的性質を特徴づける.
• 赤外線光電子アプリケーションの潜在能力を探求する.

主な方法:

• デウテリウムで安定したチンの水化物[[Ph]SnD[3]とゲルマン[Ge[2]H[6]]を用いた化学蒸気堆積.
• 特徴付けのテクニックには,ラザフォード逆分散,高解像度電子顕微鏡,X線 difraktion,ラマン,IR,そしてスペクトロスコピクエリプソメトリーが含まれています.
• 構成,結晶構造,電子構造,光学特性の分析.

主要な成果:

• メタステーブルなダイヤモンド-立方体Ge{1-x) Sn{x) フィルムは,より優れた結晶度と熱安定性を有するSi{100) 上で成功裏に成長しました.
• 中間格子定数とSnが置換部位を占めるエピタキシアル層が確認されました.
• バンドギャップの縮小は,Sn分子が増加するにつれて観察され,赤外線アプリケーションのチューニングが可能でした.

結論:

• 開発された合成経路は,調節可能なバンドギャップを持つ高品質のGe-Sn合金を作成することを可能にします.
• これらのGe-Sn半導体は,高速で高効率の赤外線光電子機器のための大きな可能性を示しています.
• これらの材料は,前述の制限を克服し,顕著な熱安定性と結晶性を発揮しています.