質(zhì)結(jié)構(gòu)的能帶圖并討論了能級(jí)和載流子在正向偏壓下的分布情況；其次模擬了在外SiGe／Ge／SiGepin發(fā)光材料，產(chǎn)生光子凈的條件是系統(tǒng)必須處于非平衡狀態(tài)，即在PNPIN結(jié)等二極管結(jié)構(gòu)比較容易通過(guò)電流注入的方式獲得Si0.8Ge0.2/Ge/Si08Ge0.2p-i-nGe主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一方面Si0.8Ge0.2/Ge可以構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子和空穴的有Ge層的載流子注入效率；另一方面，Si0.8Ge0.2/Ge具有不同的折射率，也能起到對(duì)光的限制作用；此外在實(shí)驗(yàn)方面，Si0.8Ge0.2/Ge晶格失配較小，容易從實(shí)驗(yàn)上，并且與標(biāo)準(zhǔn)的Si-CMOS工藝相兼容，成本較低。SiGe／Ge／SiGepin設(shè)計(jì)了Si0.8Ge0.2/Ge/Si0.8Ge0.2p-i-n異質(zhì)結(jié)發(fā)光二極管。首先用Silvaco軟件對(duì)Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-nSiGex.min0x.max=0.5y.min=0y.max=0.2第二區(qū)域：SiO2x.min=0.5x.max=1.5y.min=y.max 第三區(qū)域 x.min x.max=2y.min=0y.max=0.2第四區(qū)域x.min=0.5x.max=1.5y.min y.max= 第五區(qū)域：oxidex.min=0x.max y.max 第六區(qū)域：Six.min=0x.max=2y.min=0.6y.max ，p、區(qū)設(shè)計(jì)為Si0.8Ge0.22x1020cm-34-1-14-1-1Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n4-1-2Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的能帶圖及對(duì)應(yīng)pnii區(qū)載流子濃度發(fā)生了變化，從而4-1-2Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n1.0V電壓下，Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的能帶圖及對(duì)應(yīng)的載流4-1-31.0V電壓下，電子和空穴的準(zhǔn)Ge層的導(dǎo)帶和價(jià)帶，因此在這種情況下，大量過(guò)剩Ge層中，并且載流子發(fā)生了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，電子和空穴容易發(fā)生輻射4-1-3Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n1.0V從模擬結(jié)果可知，Si0.82Ge0.18/Ge/Si0.82Ge0.18p-i-n1.0V層ii區(qū)兩邊的SiGe層起到了限制載流子的作用，有利于Ge實(shí)現(xiàn)直接帶隙的發(fā)光。I-V1VSiGe/Ge/SiGepinIV4-2-34-2-3pinIV0.8V時(shí)，二極管才導(dǎo)通。在外加0-4V偏壓的情況下的有源區(qū)i-Gen(cm-n(cm-n(cm-n(cm-5.175.295.435.535.655.876.064-2-2Gepinipini區(qū)電子濃度具有如下特01V左右，電子濃度隨著電壓的增大而增大，幾乎呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)（在1V以后，電 )Ge發(fā)輻射發(fā)光的躍遷 )

(hv)

c(hv)[1

(hv)]

r中的 表室溫下Ge直接帶的吸收系數(shù)，fc(hv)以及fv(hv)表示載流子的分布函數(shù)，可以rfc(hv)

E

(hv

f(hv)

]1

v

(hvE

g)

]Rmrmnxmpmn+mpmn、mpEc、Ev、Eg、Fc、Fv分別表示室溫下（300K）鍺材料的電子有效質(zhì)量、空穴有效質(zhì)量、導(dǎo)帶底、價(jià)帶頂、帶隙、電子準(zhǔn)能級(jí)、空穴準(zhǔn)能級(jí)，為了計(jì)算方便，在計(jì)算中不考慮表面復(fù)合、Auger復(fù)合等非輻射復(fù)R Wavelength圖4-2-3不同注入載流子濃度下Ge的自發(fā)圖4-2-3為室溫條件下，不同注入載流子濃度下Ge的自發(fā)譜。通過(guò)理論計(jì)算 繪制如圖3-16所示的歸一劃的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度與載流子的濃度關(guān)系圖。計(jì)算了不同摻雜濃度下的自發(fā)譜，并8IntensityIntensity420 4-2-44-2-4所示。從圖中g(shù)oatlas#RectanglevsCylindrical#SimulatesasimpleLED#SILVACOInternational1992,1993,1994,1995,2001,2007Rectangle#2umX1umx.meshloc=0.0spacing=0.1x.meshloc=0.5spacing=0.1x.meshloc=1.5spacing=0.1x.meshloc=2.0spacing=0.1y.meshloc=0.0 y.meshloc=0.18spacing=0.1y.meshloc=0.2spacing=0.1y.meshloc=0.6 y.meshloc=1.0 ##(gradedheterojunctionsoutsideofcladdinglayers)regionnum=1x.min=0x.max=0.5y.min=0y.max=0.2 regionnum=2x.min=0.5x.max=1.5y.min=0y.max=0.18Material=SiO2#regionnum=3 regionnum=4x.min=0.5x.max=1.5y.min=0.18 regionnum=5x.min=0x.max=2y.min=0.2y.max=0.6Material=oxideregionnum=6x.min=0x.max=2y.min=0.6y.max=1#grad.34=0.1 x.min=0x.max=0.5y.min=0 name=cathodex.min=1.5 #參雜#douniformconc=2e20p.typeregion=1douniformconc=2e20n.type saveoutf=sancai.str#materialmaterial=Gecopt=5.3e-14augn=3.0e-32augp=7.0e-modelsfermi pleteconsrhaugeroptrprintmodelsregion=4fermiLIspontaneousenssaveoutf=pSiGe_iGe_nSiGe_LED.str#mobilitymaterial=Ge\BN.CVT=1E15BP.CVT=1E15\CN.CVT=2.2E6CP.CVT=1E-10\EN.CVT=1EP.CVT=1\KN.CVT=2KP.CVT=2\FELN.CVT=1E50FELP.CVT=1E50\BETAN.CVT=2BETAP.CVT=2\CSN.CVT=0CSP.CVT=0\GAMN.CVT=0GAMP.CVT=0\MU1N.CVT=0MU1P.CVT=0\PCN.CVT=0PCP.CVT=0\vsatn=6e6vsatp=6e6\egley.pegley.r=2.79#methodgummelmethodnewtonmaxtraps=10solveinitsaveoutf=pSiGe_iGe_nSiGe_LED_ini.strtonyplotpSiGe_iGe_nSiGe_LED_ini.str binationintegrate probename=radiative