基于锡组分和双轴张应力调控的临界带隙应变Ge1-xSnx能带特性与迁移率计算

作     者：底琳佳 戴显英 宋建军 苗东铭 赵天龙 吴淑静 郝跃 Di Lin-Jia;Dai Xian-Ying;Song Jian-Jun;Miao Dong-Ming;Zhao Tian-Long;Wu Shu-Jing;Hao Yue

作者机构：西安电子科技大学微电子学院宽带隙半导体技术国家重点学科实验室西安710071 

基　　金：国家部委重点基金(批准号:9140A08020115DZ01024) 中国博士后科学基金(批准号:2017M613061)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2018年第67卷第2期

页      码：211-223页

摘      要：能带工程通过改变材料的能带结构可以显著提升其电学和光学性质,已广泛应用于半导体材料的改性研究.双轴张应力和Sn组分共同作用下的Ge_(1-x)Sn_x合金,不仅可以解决直接带隙转变所需高Sn组分带来的工艺难题,而且载流子迁移率会显著提升,在单片光电集成领域有很好的应用前景.根据形变势理论,分析了(001)面双轴张应变Ge_(1-x)Sn_x的带隙转变条件,并给出了在带隙转变临界点Sn组分和双轴张应力的关系;采用8κ·p方法,得到了临界带隙双轴张应变Ge_(1-x)Sn_x在布里渊区中心点附近的能带结构,进而计算得到电子与空穴有效质量;基于载流子散射模型,计算了电子与空穴迁移率.计算结果表明:较低Sn组分和双轴张应力的组合即可得到直接带隙Ge_(1-x)Sn_x合金,且直接带隙宽度随着应力的增大而减小;临界带隙双轴张应变Ge_(1-x)Sn_x具有极高的电子迁移率,空穴迁移率在较小应力作用下即可显著提升.考虑工艺实现难度和材料性能两个方面,可以选择4%Sn组分与1.2 GPa双轴张应力或3%Sn组分与1.5 GPa双轴张应力的组合用于高速器件和光电器件的设计.

主 题 词：双轴张应变Ge1-xSnx k·p方法 能带结构 迁移率 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0704[理学-天文学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.67.20171969

馆 藏 号：203282399...