Ge-InxGa1-xAs異質(zhì)結(jié)發(fā)光特性研究.pdf

1、鍺材料的電子遷移率與空穴遷移率都比硅材料的高,而且鍺工藝與標(biāo)準(zhǔn)硅工藝兼容。同時(shí)在室溫下,鍺材料導(dǎo)帶底直接帶與間接帶之間相差136meV。因此不論是在高速集成電路,還是在發(fā)光器件中,鍺材料的發(fā)展都有著舉足輕重的地位。近年來,應(yīng)變鍺作為發(fā)光器件的增益介質(zhì)得到了廣泛關(guān)注,因?yàn)樵阪N材料中引入應(yīng)變可以降低鍺材料導(dǎo)帶底直接帶與間接帶之間的差值。
　　本文將鍺材料生長在InxGa1-xAs材料緩沖層上,作為發(fā)光二極管的本征層,通過InxGa1-

2、xAs材料與鍺材料的晶格失配,在鍺材料中引入張應(yīng)變,來研究Ge/InxGa1-xAs異質(zhì)結(jié)的發(fā)光特性。本文所有仿真工作均使用Silvaco公司的Atlas來完成。由于InxGa1-xAs材料中In組分的不同,即x的值不同會(huì)造成其不同的晶格常數(shù),引起與鍺材料晶格失配程度也不同,從而在鍺層中引入不同大小的張應(yīng)變。首先取InxGa1-xAs材料中x為0.25,對應(yīng)在Ge材料中引入的應(yīng)變大小為1.7％左右,得到其一些基本設(shè)置、載流子分布、能帶與

3、基本發(fā)光特性。同時(shí)本文通過改變InxGa1-xAs材料中 In組分的值來控制在鍺材料中引入應(yīng)變的大小,分別取x為0.15、0.2、0.25、0.3、0.4,并得出其對應(yīng)的輻射復(fù)合率及發(fā)光強(qiáng)度與InxGa1-xAs材料中In組分的關(guān)系。
　　研究發(fā)現(xiàn),隨著InxGa1-xAs材料中In組分的增大,鍺材料中的應(yīng)變也相應(yīng)增大,器件中載流子的輻射復(fù)合率與發(fā)光強(qiáng)度均隨之增加。仿真也間接證明了張應(yīng)變導(dǎo)致Ge材料能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生了與理論分析相一致的