HẠN CHẾ SỰ LIÊN KHUẾCH TÁN GIỮA MÀNG GERMANIUM VÀ ĐẾ SILIC BẰNG MÀNG ĐA LỚP GE/CARBON ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC QUANG ĐIỆN TỬ TÍCH HỢP

Tóm tắt

Germanium và silic là các nguyên tố bán dẫn chuyển tiếp xiên nên chúng có hiệu suất phát quang thấp. Các nghiên cứu cho thấy có thể cải thiện đáng kể khả năng phát quang của Ge nếu áp dụng một ứng suất căng và pha tạp điện tử trong màng Ge để thay đổi cấu trúc vùng năng lượng của nó. Xử lý nhiệt sau khi tăng trưởng là một bước không thể thiếu của quá trình tạo ứng suất và kích hoạt điện tử pha tạp cũng như cải thiện chất lượng tinh thể. Nếu xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao (xung quanh 900^oC) trong thời gian dài thì xảy ra hiện tượng liên khuếch tán giữa Si và Ge. Điều này dẫn tới giảm đáng kể hiệu suất phát quang của màng Ge. Trong nghiên cứu này, sự liên khuếch tán được khống chế bằng các màng đa lớp C/Ge với độ dày các màng Ge khoảng 18nm và các lớp carbon chỉ có độ dày khoảng bốn đơn lớp. Màng Ge được tăng trưởng trên đế Si định hướng (100) bằng kỹ thuật epitaxy chùm phân tử (MBE). Chất lượng bề mặt của màng và lớp Ge được khảo sát bằng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) và kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HR-TEM). Quá trình tăng trưởng của các đa lớp được điều khiển trực tiếp nhờ thiết bị nhiễu xạ điện tử phản xạ năng lượng cao (RHEED). Khả năng ngăn ngừa quá trình liên khuếch tán giữa Ge/Si của màng đa lớp C/Ge được kiểm tra bằng phổ khối ion thứ cấp (SIMS).