溅射外延法制备Ⅳ族Sn化合物单晶薄膜

【作者】 郑军； 刘智； 薛春来； 左玉华； 李传波； 成步文； 王启明；

【机构】 中国科学院半导体研究所；

【摘要】 Ⅳ族Sn化合物主要包括锗锡(Ge_1-xSn_x)二元合金和锗硅锡(Ge_1-x-ySi_xSn_y)三元合金。这种Ⅳ族材料在硅基激光器、调制器、中红外探测器、太赫兹等方面有重要应用前景,引起了研究人员的广泛关注。目前Ⅳ族Sn化合物单晶薄膜主要采用MBE和UHV-CVD两种方式制备,设备昂贵,成本较高。本报告以高质量Sn化合物单晶薄膜材料制备为目标,创新性地采用溅射外延法生长Sn化合物单晶薄膜,成功实现了Sn组份高达12%的Ge_1-xSn_x单晶薄膜以及Si组份在0⁸%、Sn组份在0⁶%之间连续可调的Ge_1-x-ySi_xSn_y单晶薄膜。研制以溅射外延法制备的Ge_1-xSn_x单晶薄膜为有源层p-i-n型光电探测器,器件的整体性能与文献报道用CVD和MBE方法制备的GeSn p-i-n器件相当。在制备Sn化合物单晶薄膜基础上,我们采用溅射外延法首次制备出"无缺陷"的GeSn/GeSiSn多层量子阱结构。以上这些结果说明采用溅射法可以制备出高质量的Sn化合物单晶薄膜及纳米结构,可利用能带工程和应变工程,设计出高性能的硅基光电器件,对推动Sn化合物在光电子和微电子等领域应用具有重要的意义。更多还原