مشخصه‌یابی ‌ساختارهای دورآلائیده وارون p-Si/SiGe/Si با روشهای پرتو X و الکتریکی

صادق زاده, محمد علی

مشخصه‌یابی ‌ساختارهای دورآلائیده وارون p-Si/SiGe/Si با روشهای پرتو X و الکتریکی

نویسنده

محمد علی صادق زاده

دانشگاه‌یزد

چکیده

در این کار، ساختارهای رونشانده تکریخت دور آلائیده وارون p-Si/Si1-xGex/Si با پراش پرتو X و روش الکتریکی مشخصه‌یابی شدهاند. در نتیجه سمتگیری متفاوت صفحات براگ همخوان با لایه کرنش یافته تراکمی SiGeنسبت به لایهSi ، میتوان نسبت Ge ()، و ضخامت لایه پوششی () را با شبیهسازی کامپیوتری شدت و جدائی زاویهای قلههای (004) مشاهده شده در طرح پراش این ساختارها تعیین کرد. از طرفی در لایه SiGe، یک گاز حفره‌ای دو بعدی با چگالی سطحی تشکیل و به روش هال اندازهگیری شد و با اعمال ولتاژ متناسب به دریچه مصنوعی () قابل کنترل است. در مشخصه‌یابی به روش الکتریکی، دو مشخصه و با برازش نظری تغییرات خطی بر حسب به دست آمدهاند. در خاتمه عوامل مؤثری که موجب عدم قطعیت نتایج هر روش و اختلاف جزئی آنها میشود نیز توضیح داده شدهاند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Characterisation of p-Si/SiGe/Si inverted remote doped structures using X-ray and electrical techniques

چکیده [English]

In this work, the epitaxially grown, lattice–matched p-Si/Si1-xGex/Si inverted remote doped structures have been characterized using X-ray and electrical techniques. The Si cup layer thickness () and Ge content (x) have been determined from computer simulation of intensity and angular sepration of (004) peaks observed in the X-ray diffraction pattern due to misorientaion of corresponding Bragg planes of Si and SiGe layers. On the other hand, a quasi two dimensional hole gas (2DHG) is formed in the compressively strained alloy of these structures and its areal density (ns) has been measured by Hall expriment and can be controlled by applying a voltage () to the artificial gate. In the electrical technique, x and lc chractristics have been obtained using theoretical calculations of the linear dependence of ns versus . Finally, the uncertainity and partial inconsistent of the results have been explained in terms of the affecting effects.

کلیدواژه‌ها [English]

Si/SiGe structure
Si/SiGe characterisation
X-ray and Hall technique

مراجع

[1] Whall T. E., “Fully pseudomorphic Si/SiGe/Si heterostructures for p-channel field effect devices”, Thin Solid Films, 294 (1997) 160-165.

[2] Houghton D. C., “Strain relaxation kinetics in Si1-x Gex /Si heterostructures”, J. Appl. Phys., 70 (1991) 2136-2151.

[3] People R., “Physics and applications of Gex Si1-x /Si strained layer heterostructures”, IEEE Journal of Quantum Electronics, 22 (1986) 1696-1709.

[4] Sadeghzadeh M. A., Parrey C. P., Phillips P. J., Parker E. H. C., Whall T.E., “Issues on the molecular-beam epitaxial growth of p-SiGe inverted-modulation-doped structures” , Appl. Phys. Lett., 74 (1999) 579-581.

[5] Fatemi M., Stahlbush R. E., “X-ray cocking curve measurement of composition and strain in Si-Ge buffer layers on Si substrates”, Appl. Phys. Lett., 58 (1991) 825-827.

[6] Takagi S., "A dynamical theory of diffraction for a distorted crystal", J. Phys. Soc. Jap. 26 (1969) 1239-1253.

[7] Franco N., Barradas N. P., Walledra A. M., Morris R. J. H., Mironov O. A., Parker E. H. C.,"XRD analysis of strained Ge-SiGe heterostructures on relaxed SiGe graded buffers grown by hybride epitaxy on Si(100) substrates", Mater. Sci. eng., B, Solid-state mater. adv. technol., 124-125 (2005) 123-126.

[8] Sadeghzadeh M. A., “Top-gating of p-Si/SiGe/Si inverted modulation- doped structures”, Appl. Phys. Lett.,76 (2000) 350-352.

[9] Emeleus C. J., Sadeghzadeh M. A., Phillips P. J., Parker E. H. C., Whall T. E., Pepper M., Evans A. G. R., “Back gating of a two-dimensional hole gas in a SiGe quantum well” , Appl. Phys. Lett., 70 (1997) 1870-1872.

[10] Ritchie D. A., Frost J. E. F., Peacok D. C., Linfield E. H., Hamilton A., Joens G. A. C., “The growth and characterisation of back-gated high mobility two-dimensional electron gas structures” , J. of Crystal Growth, 111 (1991) 300-304.

[11] Feenstra R. M., Luts M. A., Stern F., Ismail K., Mooney P. M., LeGoues F. K., Stanis C., Chu J. O., Meyerson B. S., “Roughness analysis of Si/SiGe heterostructure”, J. Vac. Sci. Technol. B, 13 (1995) 1608-1612.

[12] Godbey D. J., Ancona M. G., “Ge segregation during the growth of a SiGe buried layer by Molecular Beam Epitaxy ”, J. Vac. Sci. Technol. B, 11 (1993) 1120-1123.

[13] Feenstra R. M., Luts M. A., “ Scattering from strain variations in high-mobility Si/SiGe heterostructures” , J. Appl. Phys., 78 (1995) 6091-6097.

[14] Emeleus C. J., Whall T. E., Smith D. W., Kubiak R. A., Parker E. H. C., Kearney M. J., “Scattering mechanisms affecting hole transport in remote-doped Si/SiGe heterostructures”, J. Appl. Phys., 73 (1993) 3852-3856.

[15] Ansaripour G., Braithwaite G., Myronov M., Parker E. H. C., "Energy loss rates of two dimensional hole gases in inverted Si/SiGe/Si heterostructure", Appl. Phys. Lett., 76 (2000) 1140-1142.