Ge/Si异质键合半/绝接触界面态对异质结光电输运特性的影响研究

• 作者: 何盛泉 柯海鹏 严莲 李杏莲 柯少颖 李东珂
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 薄膜 Ge/Si异质键合 界面态密度 载流子隧穿 电场
• 年，卷（期）: 2020,（19）
• 所属期刊栏目: 薄膜|Thin Films
• 页码范围: 203-212
• 页数: 10页
• 分类号: TN315
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202040.1931001

摘要

Ge/Si异质键合技术作为一种新型的通用材料制备工艺,在制备高质量Si基Ge薄膜方面展现出巨大的潜力,是研制高性能Ge/Si光电器件的备选方案之一.现阶段主流的直接键合和等离子体键合方法在制备Ge/Si薄膜时都容易在Ge/Si键合界面处引入纳米氧化锗层(GeO2),导致Ge/GeO2及GeO2/Si半/绝接触界面存在界面态,从而器件性能受影响.基于载流子三大输运方程、非局域隧穿模型及半经典量子解法,构建了低温Ge/Si异质键合界面,研究了键合界面的界面态密度(ISD)对Ge/Si异质结的载流子电学输运、光吸收、复合及高频响应等性能的影响.结果 表明,随着ISD的增加,Ge/Si异质结的暗电流增大,同时界面态对载流子的俘获能力加强,导致总电流减小,光谱响应减弱.另外,ISD的增加导致Ge层内的电场减小,高频特性变差.为获得性能良好的键合Ge/Si异质结,ISD必须低于1×1012 cm-2.该研究结果为高质量Si基Ge薄膜及高性能Ge/Si光电器件的制备提供了理论指导.