硅基应变材料及硅基发光器件的制备与性能研究的任务书.docx

硅基应变材料及硅基发光器件的制备与性能研究的任务书
一、研究背景
随着微电子技术的不断发展，尤其是集成电路技术的进步，人们对硅材料的应变调控性质越来越感兴趣。硅基应变材料是指在硅基材料中通过压力或拉力等外界力作用下，将晶格常数调整到不同的数值以实现电学或光学性质的改变。硅基应变材料具有很好的应变效应，不仅能够控制传统的电学性能，也能够广泛地应用于集成光学器件,例如硅基发光器件。硅基发光器件，即基于硅基材料构建的光电组件，能够具有理想的电学和光学性能，可以应用于光信息和通信以及生物医学工程等领域。
因此，针对硅基应变材料和硅基发光器件的制备和性能研究成为目前热门和前沿的研究领域之一，具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容
1.硅基应变材料的制备
硅基应变材料的制备方法可以采用机械压力、化学溶液沉积和物理气相沉积等技术。重点关注以下两种方法：
（1）单晶硅表面热处理法：通过改变晶格常数实现硅的应变，利用真空高温下的气相反应使得硅的表面分形结构半导体腔，形成固体硅基应变材料，进而制备出硅基应变电子器件。
（2）紫外曝光法：利用紫外线照射对硅基材料施加压力，实现硅的应变，可以在基板上形成受控的应变晶体，进行微纳加工裂变和微孔技术，从而制备不同类型的硅基应变材料。
2.硅基应变材料的表征和性能研究
通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射等先进的仪器手段对制备的硅基应变材料进行表征，研究其晶体结构、形貌和物理性质。此外，还需对硅基应变材料的电学和光学性质进行研究，比如在硅基应变材料上开发出光学滤波板、光学波导和光学调制器等光学元件，探究其光学性能，同时利用制备的硅基应变材料研究电学器件的性能参数，如速度、功率密度、灵敏度和稳定性等。
3.硅基发光器件的制备和性能研究
硅基发光器件是指基于硅基材料制备增益材料和反射镜，通过电子注入激发发光的器件。利用制备的硅基应变材料，可制备多种不同形式的硅基发光器件，如量子点激光器、单波长激光器、量子点光放大器和微环激光器等。在此基础上，研究硅基发光器件的光输出功率、锁模特性、谱线特性、量子效率和噪声特性等性能参数。
三、研究意义
1.硅基应变材料和硅基发光器件都是充满应用前景的研究领域，对于实现硅基电子器件和硅基光电器件的互操作性和集成性等有重要意义。
2.硅基应变材料和硅基发光器件的研究也能够促进我国半导体产业的发展，提高半导体产业的综合实力和竞争力。
3.该研究可以为新能源、生物医学工程等领域的研究提供支持和基础。同时该研究也可以为我国的国防建设提供有益支撑和服务。
四、研究方案
1.硅基应变材料的制备
（1）单晶硅表面热处理法
采用真空高温下的气相反应将硅气分开，化学反应后可形成硅表面分形结构半导体腔，利用半导体腔制备硅基应变电子器件。
（2）紫外曝光法
通过紫外线照射制备受控应变量的硅基应变材料。利用微纳加工技术和微孔技术制备不同类型的硅基应变材料，如压电硅等。
2.硅基应变材料的表征和性能研究
通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射等技术对制备的硅基应变材料进行表征，同时对硅基应变材料的电学和光学性质进行研究。
3.硅基发光器件的制备和性能研究
通过制备的硅基应变材料制备不同类型的硅基发光器件，如量子点激光器和光放大器。同时研究发光器件的光输出功率、锁模特性、谱线特性、量子效率和噪声特性等性能参数。
五、研究计划和预期成果
研究周期为两年，预计实现以下成果：
1.设备硅基应变材料制备平台，并制备出不同类型的硅基应变材料，如压电硅等。
2.完成硅基应变材料的表征和性质研究，得到其晶体结构、形貌和物理性质。
3.利用制备的硅基应变材料制备不同类型的硅基发光器件，并对发光器件的光输出功率、锁模特性、谱线特性、量子效率和噪声特性等性能参数进行研究。
4.完成本课题研究，撰写学术论文3篇，参加国际学术会议2次，并在本领域做出一定的贡献。