插入Ge外延层的Ge-Si键合异质结

低暗电流高开关比

通过插入Ge外延层将键合界面与异质界面分离，形成同质键合界面，有效缓解晶格失配应力，提升键合稳定性，并利用扩散掺杂实现电场调制，抑制载流子复合和缺陷辅助隧穿。

Ji, Ruoyun · Wang, Dan · Jiao, Jinlong · Yao, Liqiang · Fuxiu, He · 李程 · 林光杨 · 王辅明 · 黄巍 · 陈松岩

Applied Surface Science 2024

参数信息

暗电流密度

1.33 mA/cm²

理想因子

1.11

开关比

10⁶

技术优势

热稳定性提升

键合界面变为同质界面，大幅减小失配应力，薄膜弛豫，使键合结构在高温下更稳定。

漏电流被抑制

Ge外延层在退火中扩散掺杂形成电场调制，抑制载流子复合漏电流和缺陷辅助隧穿，使暗电流密度低至1.33 mA/cm²。

界面质量高

制备的Ge-Si异质PIN二极管理想因子仅1.11，开关比达10⁶，证明界面缺陷少、载流子输运接近理想。

应用场景

• 硅基光电子集成：提供高质量Ge-Si键合平台，可直接集成Ge光电器件，省去逐个工艺开发。
• 近红外光电探测器：低暗电流和高开关比提升探测器信噪比，适合高性能红外探测。
• 异质结功率器件：高质量异质结减少漏电和隧穿，有助于提升功率器件效率和可靠性。