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硅襯�
閱讀�12340時間�2010-12-23 11:16:31

  硅襯底是目前價格,可獲得尺寸,器件工藝較成熟�半導�材料,用硅材料制備光電子器件,從而使成熟的硅集成電路工藝與IV—族,IⅥ族光電一子器件的光電特性結(jié)合在一�,�(fā)揮材料的各自�(yōu)�,巳成為較活躍,有吸引力的研究領(lǐng)富域.

�(jié)�(gòu)和性能

  硅具有Fd3m空間群的金剛石結(jié)�(gòu),屬立方體系。由沿體對角線方向位�1/4體對角線距離的兩套面心立方子晶格嵌套而成�

硅晶胞的結(jié)構(gòu)

  �1.6.1是從硅晶胞[001][011][111]方向的透視圖,硅的室溫物理、化學、光�、物理性質(zhì)列于下表�

硅的性質(zhì)

上制作電子器件思�

  在硅襯底上制作光電子器件用材�,要首先解決GAsS,IPS異質(zhì)�(jié)材料的晶格a]ia/i失配度大,使生長的外延屠出�(xiàn)多晶'襯底硅與外延層GAsn熱膨脹系�(shù)不同出現(xiàn)灣a,IP�,裂紋和生長層的逆相疇等問題.通過采用Ge作緩沖層制成Ga//iAsGeS材料,以及低溫生長GAsa作緩沖層或超晶格材料等方�,使上述問題得到解�,目前采用MB,EMOCVD技�(shù)可直接在硅襯底上生長出適合光電器件要求的材料,并制備出各類光電子器�.

�(yīng)用現(xiàn)狀

  1.太陽能電�

  為克服GAsS異質(zhì)�(jié)材料的晶格失配大(4)a/i及熱膨脹系數(shù)不匹配問�,首先采用Ge緩沖�,制成Ga/e¥結(jié)�(gòu)",在硅上生長Ge作AsG/i單晶的研究較�,有用電子柬蒸�(fā)法或MB�,翦者可控性差,工藝復雜,后者在同一系統(tǒng)中生�,提高了可控�,使GAsEa層性能改善.但由于G向Ga生長層擴散系�(shù)�,使后來生長的GAsbeAsa~延層被Ge沾污,因此雖然可用GAsGeS材料制成了太陽能電池,效率12%,性能不佳.

  2.�(fā)光管

  RobertM.等人采用VEP技�(shù)在硅襯底上生長Ge�,再用MOVD技�(shù)在Si/Ge瞳上生長多層Ga�,制成異質(zhì)�(jié)材料Zn擴散后分別蒸�(fā)PtAuAuNi,作P面和n電極秈成�(fā)光管,其性能�:�(fā)射波�82m,�=3u.日本OKI電子公面7n5rn司采用低壓MOC技�(shù),在硅襯底上獲得結(jié)晶性能良好的GAsGaAsVDa/A1外延�,制成可見光發(fā)光管,其正向IV性曲線很�,反向為硬擊穿,表明GaAs—特AI為突變結(jié),其光譜波�=70m,A~5m,�100n4n0mA下輸出功�06.mw,外量子效�03%.

  中科院上海冶金研究所用硅襯底,采用MBE技�(shù)多步生長法制作多周期AI/AsAsGa�(yīng)變超晶格作緩沖層,摻S的nGa外延層和摻Be—Ga外延�,i—As的PAs以及P一G8接觸As�,在P面蒸AuZ和n—n面蒸AuNiGe制成�(fā)光管,其IV性正�,光輸出功�0.3mw

  SsmuKod等人在硅襯底上采用MO-clrduuno-hoieVPE技�(shù)生長IGanP層和MOVPE技�(shù)生長Ga�,制成IGa�(fā)光管,其發(fā)射光�60m,�5AsnP6aKA/m.入電流c注密度下工作1t特性未劣化,它將可能取代HeNe光器而擴大其�(yīng)用范�.0b時~激Raeh等人采用硅襯�,用低壓MOCVD法生長鼠異質(zhì)�(jié)材料lGa/lAszgl利①AsGan超晶格無摻雜緩沖�,②nn限制�,③IGas有源�,④PIP限制�,用質(zhì)子注—IPnAP—n入作絕緣�,制成�(fā)射光譜入118A~0v注入電流20.5m,5me�0mA�,連續(xù)工作24小時未出�(xiàn)衰退.

  3.激光器

  JZ.hr等人用MBE法在硅襯底上生長Ga/A1異質(zhì)�(jié)材料,制成單量子阱激光器AsGaAs(SQw),其脈沖工作閾值電�4mA,�120.I下調(diào)制頦�2.GHz5.HalI等人在硅襯底上用l_MBE法生長GaAsGa異質(zhì)�(jié)�(gòu)材料,制成AI]As激光器,閾值電�100mA,室溫連續(xù)工作1小時,0T.3�,并指明采用硅襯底使導熱性改�(�38至一圈l在硅襯低3).Duus"等人在硅襯底上用MOCVD法直接生長Ga/Al8pi"AsGaAs材料,制成低闞�,高效率雙異質(zhì)�(jié)注入激光器,其I-.KA/m.t=35c,量子效率7%,巳室溫連續(xù)�0�.m等人用MBE和MOCVD法在硅襯底上生長GaAsGa/i子阱異質(zhì)�(jié)材料,NaAI]Ass量制成量子阱激光器,在室溫連續(xù)工作,閑值電流密�280A]r,.×1.e�(jīng)長時間工作性能�(wěn)�.a,leHonKia-om等人在硅襯底上采用MEMB和MOC技�(shù)生長GAi/a雙EVDaAsGAs異質(zhì)�(jié)材料,制成條形大功率激光器,其峰值功率已�14w(�)8r每o,室溫脈沖閼埴電流105mA,量子效率3%.0M.aeh等人在硅襯底上已制成GanPIPX異質(zhì)�(jié)激光器,其發(fā)射波長RggilAs/n~12p.7.m,I'0.�1KA/m.c室溫下量子效�1%,輸出功率2rw.拄國Tooo0ohmsn公司用MOC技�(shù),在硅襯底上生長IGaPIPVDnAs/n異質(zhì)�(jié)材料,帶成氧化物條形激光器,=412D,悶值電流密�1KA/m..7in0c,功率1rw.

  4.其它器件

  利用GaAs/Si的一體化晶體,還可開展多種新穎的光器件,其中G8/i8/iAssOEC三I.維器�,作為�(shù)字計算機的三維人造網(wǎng)膜等.SSki,aa等人用GAsS材料開發(fā)出具有GAsa�(fā)�,iS受光的新穎器�,它是在PS上生長畸變超晶格作緩沖所—i�,再生長雙異質(zhì)�(jié)激光器,P型硅表面反型層nS,以光作耦合互連線�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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