半导体锗材料与器件2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

半导体锗材料与器件PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

0 导论1

0.1 引言1

0.2 历史沿革和重大事件1

0.3 锗用作新型超大规模集成电路（ULSI）衬底：机遇与挑战4

0.4 本书梗概5

参考文献8

1 锗材料10

1.1 引言10

1.2 体锗片的制备11

1.2.1 锗原材料：供应及生产流程11

1.2.2 锗晶体生长13

1.2.3 锗片制造20

1.3 GOI衬底27

1.3.1 背面研磨SOI27

1.3.2 以薄层转移技术制备GOI衬底29

1.4 结论32

参考文献33

2 锗中长入缺陷36

2.1 引言36

2.2 锗中本征点缺陷36

2.2.1 本征点缺陷特性的模拟36

2.2.2 有关空位特性的实验数据37

2.2.3 Voronkov模型对锗的应用38

2.3 非本征点缺陷40

2.3.1 掺杂剂41

2.3.2 中性点缺陷41

2.3.3 碳42

2.3.4 氢42

2.3.5 氧43

2.3.6 氮44

2.3.7 硅44

2.4 直拉生长过程中位错的形成45

2.4.1 热模拟45

2.4.2 机械应力的发生45

2.4.3 锗的力学性质46

2.4.4 拉晶过程中的位错成核和增殖48

2.4.5 锗中位错的电学影响49

2.5 点缺陷团52

2.5.1 空位团的实验观察52

2.5.2 空位团形成的模型和模拟53

2.6 结论55

参考文献55

3 锗中掺杂剂的扩散和溶解度59

3.1 引言59

3.2 半导体中的扩散59

3.2.1 扩散机制59

3.2.2 自扩散61

3.3 锗中的本征点缺陷63

3.3.1 淬火63

3.3.2 辐照64

3.4 在锗和硅中的自扩散和Ⅳ族原子扩散66

3.4.1 放射性示踪实验66

3.4.2 锗中同位素作用和Ⅳ族元素的扩散67

3.4.3 掺杂和压力的影响69

3.4.4 锗在硅中的扩散71

3.5 锗中杂质的溶解度72

3.6 锗中Ⅲ、Ⅴ族掺杂剂的扩散75

3.6.1 Ⅲ族受主的扩散76

3.6.2 Ⅴ族施主的扩散77

3.6.3 锗中掺杂电场对掺杂扩散的作用79

3.6.4 小结80

3.7 结论81

参考文献81

4 锗中氧85

4.1 引言85

4.2 间隙氧85

4.2.1 氧浓度的测量86

4.2.2 扩散率和溶解度87

4.2.3 振动谱结构和缺陷模型90

4.3 TDs和氧二聚物92

4.3.1 TDs的电子态94

4.3.2 TDs的振动谱98

4.3.3 氧二聚物的振动谱102

4.4 氧沉淀的红外吸收105

4.5 空位-氧缺陷107

4.6 结论109

参考文献109

5 锗中金属114

5.1 引言114

5.2 锗中的铜杂质115

5.2.1 分配系数Kd115

5.2.2 锗中铜原子结构116

5.2.3 游离铜的扩散机理117

5.2.4 掺杂浓度对铜扩散和溶解度的影响119

5.2.5 锗中铜扩散Kick-out机理121

5.2.6 锗中铜的沉淀122

5.2.7 替位铜的能级和俘获截面124

5.2.8 间隙铜原子与Cus-Cuj原子对的能级129

5.2.9 铜对锗中载流子寿命的影响130

5.3 锗中的银、金和铂132

5.3.1 分凝系数、溶解度和扩散系数132

5.3.2 能级和俘获截面136

5.3.3 对载流子寿命的影响140

5.4 锗中的镍141

5.4.1 镍在锗中的溶解度和扩散率141

5.4.2 镍在锗中的能级和俘获截面142

5.4.3 对载流子寿命的影响143

5.5 锗中的过渡金属146

5.5.1 铁146

5.5.2 钴146

5.5.3 锰147

5.5.4 其他金属148

5.6 锗中金属性能的化学趋势148

5.6.1 电学性能148

5.6.2 锗中金属的光学性质150

5.6.3 影响锗中载流子寿命的因素151

5.7 结论154

参考文献155

6 锗中缺陷从头计算的建模161

6.1 引言161

6.2 量子力学方法161

6.3 Kohn-Sham能级和占据能级164

6.4 形成能、振动模和能级164

6.5 锗中的缺陷模拟165

6.6 锗中的缺陷167

6.6.1 锗中的空位和双空位168

6.6.2 自间隙171

6.6.3 氮缺陷172

6.6.4 锗中的碳172

6.6.5 锗中的氧172

6.6.6 热施主174

6.6.7 锗中的氢175

6.7 缺陷的电学能级176

6.8 结论178

参考文献179

7 锗中辐射缺陷及行为184

7.1 引言184

7.2 辐照和材料的相互影响185

7.2.1 损伤过程185

7.2.2 电子、γ射线、中子和质子造成的损伤比较187

7.2.3 离子注入损伤190

7.3 初级辐照缺陷及其与锗中杂质的相互作用190

7.3.1 锗中的弗仑克尔对，晶格空位、双空位和自间隙原子190

7.3.2 锗中本征点缺陷与杂质的相互作用192

7.3.3 离子注入损伤：锗中的多空位和多自间隙原子复合体195

7.4 对器件的影响197

7.5 结论199

参考文献200

8 锗器件的电学性能203

8.1 引言203

8.2 锗基p-n结204

8.2.1 大面积p-n结原理205

8.2.2 平面p-n结原理208

8.2.3 理想锗p-n结原理209

8.2.4 锗体p-n结二极管211

8.2.5 锗p-n浅结新技术212

8.3 锗基栅极堆叠214

8.3.1 等效氧化物厚度214

8.3.2 Ge/HfO2栅极堆叠215

8.3.3 超薄GeON中间层钝化216

8.3.4 硅表面钝化220

8.3.5 PH3表面钝化224

8.3.6 锗表面其他高k介电层225

8.4 结论226

参考文献227

9 器件模拟231

9.1 引言231

9.2 锗模拟与硅模拟的比较231

9.3 能带结构234

9.3.1 体锗材料的导带234

9.3.2 体锗材料的价带236

9.3.3 在锗反型层中能量色散：电子238

9.3.4 在锗反型层中能量色散：空穴241

9.4 性能限制（极限）241

9.4.1 弹道电流的分析表示式242

9.4.2 锗、硅MOSFET的比较结果244

9.5 半经典输运245

9.5.1 BTE：体半导体246

9.5.2 BTE：2D反型层247

9.5.3 玻耳兹曼输运方程的解：基于矩的方法247

9.5.4 玻耳兹曼输运方程的解：蒙特卡洛法应用于体锗248

9.5.5 量子修正的蒙特卡洛法250

9.5.6 多子带蒙特卡洛（MC）251

9.6 结论252

参考文献253

10 纳米尺度锗MOS栅介质和MOS结256

10.1 引言256

10.2 锗的氮氧化物电介质256

10.2.1 氮氧化锗合成和性质257

10.2.2 基本MOS电学特性260

10.2.3 电介质-衬底界面分析263

10.2.4 电介质的漏电行为266

10.2.5 小结268

10.3 高介电常数金属氧化物电介质268

10.3.1 高k电介质选择判据269

10.3.2 高k电介质的ALD270

10.3.3 高k电介质的UVO281

10.3.4 其他的高k沉积技术291

10.3.5 纳米电介质泄漏（电流）和可等比缩小性295

10.3.6 小结297

10.4 锗中的浅结297

10.4.1 离子注入掺杂299

10.4.2 SSD掺杂309

10.4.3 金属锗接触313

10.4.4 小结314

10.5 结论315

参考文献316

11 先进的锗MOS器件322

11.1 引言322

11.2 寻找高迁移率MOSFET沟道322

11.2.1 常规CMOS等比缩小所面临的问题322

11.2.2 高迁移率沟道的证实和选择325

11.3 弛豫的体沟道锗MOSFET327

11.3.1 p沟道MOSFET327

11.3.2 n沟道MOSFET330

11.4 应变外延沟道锗MOSFET333

11.4.1 表面应变外延沟道333

11.4.2 掩埋应变外延沟道334

11.5 绝缘体上的锗MOSFET336

11.6 肖特基源-漏锗MOSFET337

11.7 锗纳米线MOSFET340

11.8 结论341

参考文献341

12 锗的其他应用345

12.1 引言345

12.2 用于其他方面锗的引人注目的材料特性345

12.2.1 生长模式345

12.2.2 应变对电子学调控的影响346

12.2.3 波导347

12.2.4 输运特性348

12.2.5 布里渊区折叠348

12.3 光电子学348

12.3.1 有关集成问题349

12.3.2 可见光到近红外光探测器350

12.3.3 调制器356

12.3.4 波导358

12.3.5 光发射器359

12.4 太阳电池360

12.4.1 叠层电池361

12.4.2 用于Ⅲ/Ⅴ族太阳电池的人工衬底362

12.5 QD应用363

12.5.1 应变器363

12.5.2 存储器364

12.5.3 隧穿364

12.6 场效应晶体管（非MOS器件）364

12.6.1 MODFET365

12.6.2 DotFET366

12.7 自旋电子学366

12.8 虚拟衬底366

12.8.1 应变调制367

12.8.2 薄虚拟衬底367

12.9 结论368

参考文献368

13 发展趋势与展望371

13.1 引言371

13.2 GOI和外延锗衬底372

13.2.1 锗沉积技术372

13.2.2 硅上锗外延生长373

13.3 其他锗基器件376

13.3.1 锗上GaAs和Ⅲ-Ⅴ族化合物FET器件377

13.3.2 锗纳米线与量子点器件378

13.4 结论379

参考文献380

附录385

附表1 文献中所能得到的铜的不同荷电态的俘获截面数据总汇385

附表2 锗中金的4个能级的电子和空穴俘获截面388

附表3 锗中银的4个能级的电子和空穴俘获截面390

附表4 锗中两个镍能级的俘获截面391