نفوذ متقابل بهبود یافته سیلیسیم و ژرمانیم در ژرمانیم دوپ شده با میزان زیاد فسفر روی سیلیسیم

نفوذ متقابل بهبود یافته سیلیسیم و ژرمانیم در ژرمانیم دوپ شده با میزان زیاد فسفر روی سیلیسیم

Enhanced Si–Ge interdiffusion in high phosphorus-doped germanium on silicon

چکیده

پیکربندی‌های مختلف نفوذ متقابل سیلیسیم و ژرمانیم با مقادیر مختلف دوپ فسفر مورد بررسی قرار گرفته است. هنگامی که لایه‌های ژرمانیم با فسفر در محدوده بالای ۱۰۱۸ cm^-3 دوپ شدند نفوذ متقابل قابل توجهی اتفاق افتاد که منجر به تشکیل منطقه آلیاژی SiGe شد که ضخیم‌تر از۱۵۰nm و پس از چرخه‌های بازپخت (آنیل) کردن عیوب بود. در ژرمانیم با مقادیر بالای فسفر دوپ شده، نفوذ متقابل سیلیسیم و ژرمانیم در حدود  ۱۰ – ۲۰ برابر در منطقه xGe > 0.7 و در مقایسه با نمونه کنترل و بدون دوپ کردن فسفر افزایش یافت.

ما این پدیده را مرتبط با انتقال خیلی سریع‌تر فسفر به سمت لایه‌های تغذیه کننده ژرمانیم از سمت ژرمانیم و در طول رشد لایه ژرمانیم می‌دانیم که باعث افزایش غلظت جاهای خالی با بار منفی و بنابراین قابلیت نفوذ متقابل به دلیل اثر فرمی در نفوذ متقابل سیلیسیم و ژرمانیم می‌شود. این کار مرتبط با طراحی دستگاه از نوع ژرمانیم روی سیلیسیم به ویژه لیزرهای ژرمانیم روی سیلیسیم است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Si–Ge interdiffusion with different P doping configurations was investigated. Significant interdiffusion happened when the Ge layers were doped with P in high 1018 cm−۳ range, which resulted in a SiGe alloy region thicker than 150 nm after defect annealing cycles. With high P doped Ge, Si–Ge interdiffusivity is enhanced by 10–۲۰ times in the xGe > 0.7 region compared with the control sample without P doping. We attribute this phenomenon to the much faster P transport towards the Ge seeding layers from the Ge side during the Ge layer growth, which increases the negatively charged vacancy concentrations and thus the interdiffusivity due to the Fermi effect in Si–Ge interdiffusion. This work is relevant to Ge-on-Si type device design, especially Ge-on-Si lasers.