大面積鍺錫合金薄膜轉移與能隙控制

Abstract

全四族鍺錫合金被視為有潛力發展成與現有CMOS技術整合的新興材料。隨著磊晶技術發展，使用高品質鍺錫薄膜使研究中遠紅外光相關材料及應用得到一大進展。與現有使用在紅外光譜的三五族材料相比，直接生長在矽晶圓之鍺錫技術與現有成熟的矽製程整合並發展成價格上更有競爭優勢但元件表現不俗的產品。鍺錫的一大特性是直接能隙的轉換可隨薄膜中的錫比例及所受應力改變，能大幅提升四族元件在光學應用的市佔率，在理論及實驗部分都已廣為探討其相關性。隨手可及之紅外光產品應用在日常電子元件中將會因此改變人們的生活。 本篇提出一種將磊晶在矽基板上的鍺錫薄膜轉移至新基板上的方法，以選擇性蝕刻的方法去除原有的矽及鍺層，留下高品質的鍺錫薄膜。在此篇中我們探討了鍺錫薄膜相關的特性改變，並透過X光繞射、光激螢光頻譜及原子力顯微鏡的量測方法做驗證。在實驗及量測過程中，我們觀察到在光激螢光頻譜中頂峰位置從2.87 μm移至3.58μm，為了瞭解應力的來源，我們透過不同測量方式分析鍺錫薄膜受到應力與其他相關材料特性。