硅及硅基半导体材料中杂质缺陷和表面的研究

随着超大规模集成电路设计线宽向深亚微米级(<05μm)和亚四分之一微米级(<025μm)发展,对半导体硅片及其它硅基材料的质量要求越来越高,研究上述材料中各种杂质的行为,控制缺陷类型及数量,提高晶体完整性,降低表面污染和采用缺陷工程的方法改善材料质量显得尤为重要。文章阐述了深亚微米级和亚四分之一微米级集成电路用大直径硅材料中铁、铜金属和氧、氢、氮非金属杂质元素的行为,点缺陷及其衍生缺陷的本质与控制方法,硅片表面形貌、表面污染与检测方法的研究热点。同时还介绍了外延硅、锗硅及绝缘体上硅(SOI)等硅基材料的特性、制备及工艺技术发展趋势,展望了跨世纪期间硅及硅基材料产业发展的技术经济前景。

硅基半导体热滞现象的研究

采用四线法研究Ag/Si O2/p-Si∶B/Si O2/Ag器件在不同温度下的电输运性能(V-I特性),在低温V-I特性曲线中观察到了明显的热滞现象.为了消除热滞现象带来的实验误差,文中提出了采用增强系统热传导以及延长连续两次测量的间隔时间的方法,并通过延长连续两次测量时间间隔的方式消除了热滞对器件电输运性能的影响.结果表明,在进行半导体基材料的电性能及磁阻效应的研究时,必须考虑热效应可能带来的影响,否则将导致错误的实验结果.

第一性原理研究镧系稀土元素掺杂硅基半导体材料光电特性

由于稀土元素具备独特的电子结构和光学性质,使稀土元素称为半导体掺杂的人们材料之一,本文主要阐述镧系稀土原子掺杂硅基半导体中掺杂的原理、掺杂方法,以及稀土元素掺杂后对硅基半导体材料结构本身的电学和光学性质的影响。

纳米集成电路用硅基半导体材料

随着超大规模集成电路设计线宽向纳米尺寸过渡,对半导体硅材料的性能和参数提出了更加严格的要求。本文阐述了绝缘体上硅(SOI)和锗硅(SiGe)等主要硅基半导体材料的研究进展,讨论了这些材料应用于纳米集成电路和微电子、光电子器件的经济技术前景。

硅基半导体多场耦合下的光传输及电调控特性分析

针对硅基半导体电光热多场耦合特性及电调控问题,引入泊松方程和载流子连续性方程来计算载流子输运过程的浓度分布,利用德鲁德-洛伦兹公式和K-K关系式考虑载流子浓度变化对于光折射率和吸收系数的影响,并根据电磁耗散求解热沉积项。通过对半导体基本方程、电磁波动方程和能量方程的耦合方程组进行有限元求解,模拟并分析了电光热三者耦合作用下硅基半导体介电属性及光传输行为随外加电压、载流子初始浓度、换热系数等影响因素的变化规律。研究指出了半导体P区表面反射光电场模随外加电压的降低而升高,随换热系数的增大而降低的规律。利用该机制给出了对反射光强空间分布进行电热调控的方案。

硅基半导体量子计算研究进展

硅基半导体量子点自旋量子比特因具有相干时间长,可控性好,以及与现代先进集成电路制造工艺相兼容等特点,成为有望实现容错量子计算的潜在候选体系之一,受到科学界的广泛关注.近年来,由于在硅基材料性质,量子点制造工艺和结构以及量子比特操控技术等方面取得的显著进步,硅基半导体量子计算在自旋量子比特的高保真度态初始化和读取、单比特逻辑门和两比特逻辑门保真度等方面取得了重要研究进展,实现了单比特以及两比特逻辑门保真度超过99%的重要突破.本文将简要介绍硅基半导体量子点的基本概念,着重讨论在提高单比特以及两比特门操控保真度过程中采用的最新技术手段,最后简要讨论了需要重点关注的研究方向.

硅基半导体功放模块邻道干扰特性优化方法

基于硅基半导体器件的功放模块,由于器件本身物理结构特性引起的功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率的控制不当,导致调制邻道功率(Modulation of Adjacent Channel Power,ACP)以及瞬态切换邻道功率(Adjacent channel transient power,ACTP)较差,从而引起邻道干扰。针对硅基半导体器件功放模块在数字对讲机中的应用,创造性地提出了一种新的方法,对功放栅极偏置电路优化,从理论上分析和推导出功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率对ACP以及ACTP的影响,并在实际应用中通过适当调节对讲机功放模块栅极偏置电路电容以及串联电阻,实现了功放开关的上升沿以及下降沿斜率调节。实验结果表明:该方法在不影响功放输出功率以及效率的前提下,当信道间隔为12.5 kHz时,ACP<-60 dBc,ACTP<-50 d Bc,有效改善了ACP、ACTP的性能,具有一定的实际意义和应用价值。

硅基半导体的“桑巴舞” MEMS激光雷达技术篇

激光雷达能被业界公认为自动驾驶不可或缺的高精度传感器,皆因其能以高密度点云提供准确的三维信息。它上次出现在本刊,应该是三年前所刊发的《自动驾驶的天眼——激光雷达是个啥》技术科普文章。三年时间过去了,激光雷达技术已经日益成熟并走向多技术路线并存,看来是时候用几期文章,给大家更新一下它的近况。

面向硅基光子集成的片上半导体激光器(特邀)

硅基集成Ⅲ-V族化合物半导体激光器是硅光技术发展的关键,多年来研究人员发展了三大类集成方案。本文对这三类技术进行概括性综述:基于倒装焊等工艺的混合集成方案将预先制备的激光器芯粒通过压焊等手段精确安装至硅光芯片,已实现小批量生产,但在生产效率、良率、成本等方面具有一定的局限性;基于材料转移或键合的异质集成方案通过将晶格匹配衬底上预先外延制备的高质量有源层薄膜贴合至硅光衬底晶圆上,实现了大尺寸硅衬底上的全晶圆级激光器加工,可大幅度提高生产效率,该方案正进一步提高良率;硅基直接外延化合物半导体激光器的异质集成方案作为真正的晶圆级加工技术路线具有极大的吸引力,通过缓冲层、垂直或侧向选区外延等方式,克服材料间的理化性质失配、反相畴以及激光器与硅波导之间的光耦合效率低等技术难题,取得了多项突破,展现了良好的发展前景。

(100)与(111)晶面硅基金属整片键合后选择性去衬底技术

采用硅基金属整片键合后选择性去衬底技术,通过热压键合技术将(100)晶面硅与(111)晶面硅高温键合,利用聚二甲基硅氧烷保护(100)晶面硅衬底,再粗化(111)晶面硅衬底加快其刻蚀速率,后通过湿法选择性刻蚀去除(111)晶面硅衬底。此技术在不损伤硅基驱动芯片的前提下实现了选择性去除硅基氮化镓外延衬底,是一种材料混合集成的新技术,有望应用于自对准硅基Micro-LED微显示器件制程和光电子器件集成领域。

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.

大连化物所硅基材料用于光电化学分解水的研究取得新进展

近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、洁净能源国家实验室（筹）李灿团队在硅基半导体材料用于光电化学分解水的光阳极研究中取得新进展,发现了单晶硅基光电极中的界面施主态缺陷能级是制约光电极效率的因素之一,成功对异质结的界面能带结构进行了精细调控,有效提高光电极的电荷分离及水氧化效率。

碳化硅“体”二极管和“外部”SBD的关断过程对比

引言近年来,半导体行业最为火热的话题非宽禁带半导体莫属,如碳化硅(SiC)。由于其优越的物理和电气特性,如高能量带陳(eV),高临界击穿场强(MV/cm)和高热导率(W/cm·K)等,在硅基半导体叱咤风云数十载的情况下逐渐活跃在大众视野。

一种电子-核子双自旋固体量子计算机实现方案

提出了一种利用电子-核子自旋的半导体固体量子计算机实现方案，通过扫描隧道显微镜的针尖实现单个比特的寻址、操作以及任意两个比特之间的受控非门操作，方案中所涉及到的技术是目前已有的或者是接近于现有的技术水平，所提出的方案有可能利用现有的技术来实现。

沉痛悼念李志坚院士

中国共产党党员、中国科学院院士、原清华大学微电子学研究所所长李志坚教授因病医治无效，于2011年5月2日在北京不幸逝世，享年83岁．李志坚院士是我国硅基半导体科学研究的奠基人和开创者，我国半导体领域的著名科学家，

光纤太阳能电池

把硅基半导体材料沉积在光纤细小的孔径之内，可以制造出纤维状的光伏电池。