[发明专利]基于Si衬底的应变Ge1‑xSnx薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于Si衬底的应变Ge_1-xSn_x薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：

S101、选取单晶Si衬底；

S102、在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述单晶Si衬底上生长40～50nm的第一Ge籽晶层；

S103、在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在在所述第一Ge籽晶层表面生长150～250nm的第二Ge主体层；

S103、利用CVD工艺在所述第二Ge主体层表面上淀积150nm SiO₂层；

S104、将包括所述单晶Si衬底、所述第一Ge籽晶层、所述第二Ge主体层及所述SiO₂层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化所述整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s；

S105、自然冷却所述整个衬底材料；

S106、利用干法刻蚀工艺刻蚀所述SiO₂层，形成Ge/Si虚衬底材料；

S107、在350℃温度下，在所述Ge/Si虚衬底材料表面利用减压CVD工艺生长50～100nm的应变Ge_1-xSn_x材料，以形成基于Si衬底的应变Ge_1-xSn_x薄膜材料。

2.一种基于Si衬底的应变Ge_1-xSn_x薄膜材料，其特征在于，包括：单晶Si衬底、第一Ge籽晶层、第二Ge主体层及应变Ge_1-xSn_x层；其中，所述应变Ge_1-xSn_x薄膜材料由权利要求1所述的方法制备形成。

3.一种基于Si衬底的应变Ge_1-xSn_x薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：

选取Si衬底；

在第一温度下，所述Ge衬底表面生长第一Ge籽晶层；

在第二温度下，在所述第一Ge籽晶层表面生长第二Ge主体层；

加热整个衬底，并利用激光工艺对整个衬底进行晶化，所述激光工艺的参数包括：激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s；

冷却形成Ge/Si虚衬底材料；

在所述Ge/Si虚衬底材料表面生长应变Ge_1-xSn_x材料，形成所述基于Si衬底的应变Ge_1-xSn_x薄膜材料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一温度的范围为275℃～325℃；所述第二温度的范围为500℃～600℃。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一Ge籽晶层表面生长第二Ge主体层之后，还包括：

在所述第二Ge主体层表面生长SiO₂层；

相应地，冷却形成所述Ge/Si虚衬底材料，包括：

冷却包括所述SiO₂层的整个衬底；

利用刻蚀工艺去除所述第二Ge主体层表面的所述SiO₂层，形成所述Ge/Si虚衬底材料。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，加热整个衬底的温度为700℃。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Ge衬底表面生长第一Ge籽晶层及在所述第一Ge籽晶层表面生长第二Ge主体层中，所述生长工艺可以为CVD工艺或者磁控溅射工艺。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述Ge/Si虚衬底材料表面生长应变Ge_1-xSn_x材料，包括：

在350℃温度下，在所述Ge/Si虚衬底材料表面利用减压CVD工艺生长50～100nm的应变Ge_1-xSn_x材料。