孙生柳，黄文奇，张立鑫，谌珍雨，王 浩

(1.北京信息科技大学，北京材料基因工程高精尖创新中心，北京 100101;2.北京信息科技大学理学院，北京 100101)

0 引 言

由于信息技术的发展对数据处理速度与精度要求的提高，传统的集成电路面临着功耗上升、成本高和电磁干扰等一系列问题，摩尔定律越来越难维持，芯片发展逐渐变缓[1]。而硅基光互连技术[2-4]的提出，使得集成电路的发展有望突破此瓶颈。硅基Ⅳ族材料(如GeSn、GePb等)由于可与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容[5]，已成为该领域的热点。2015年，Wirths等[6]在Si上生长出具有直接带隙的GeSn合金，并实现了GeSn合金光致激射发光，这一研究成果为制备出与CMOS工艺兼容的硅基光电子集成技术开辟了新途径。目前，硅基光互连芯片上所需要的大部分光学器件已被研制出来，如光探测器、光波导、光调制器等[3,7]，但基于电致激射的GeSn高效光源问题依然悬而未决。这是因为对GeSn的研究仍然存在一系列问题，例如高质量的材料生长、高浓度的原位掺杂、合理的应变引入等[8]。其中在材料生长过程中，GeSn合金与Ge或Si衬底之间存在较大的晶格失配，会严重影响其生长质量[9-12]。其次，GeSn会受到Ge或Si衬底的压应变作用，导致其能带结构转向间接带隙[13-15]，不利于其发光效率的提高。

而SiGeSn三元合金由于具有更大的晶格常数调控范围，使用其作为缓冲层可以解决GeSn晶格失配和压应变带来的问题[16-18]。Peng等[19]在硅基上生长的GeSn中引入Si元素，通过调节Si的组分可以获得晶格匹配的GeSn/SiGeSn量子阱结构，且高质量的SiGeSn缓冲层还使得GeSn处于无应变或者张应变的状态，实验中观测到非常明显的室温发光现象。……