Nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Hồng Đức do TS. Lương Thị Kim Phượng dẫn đầu, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng epitaxy Germani trên Silic có ứng xuất căng và pha tạp điện tử với mật độ cao nhằm ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử tích hợp” trong thời gian từ năm 2016 đến năm 2019.

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo màng mỏng germani trên silic có áp suất căng (tensile strain) và pha tạp loại n với mật độ cao để có thể nghiên cứu tính chất quang và điện của germani và sau khi đã tối ưu hóa quá trình nghiên cứu vật liệu sẽ chế tạo điốt LED để đánh giá hiệu ứng phát quang ở nhiệt độ phòng của germani.

Sau ba năm nghiên cứu, đề tài đã thu được các kết quả sau

- Chế tạo thành công màng Ge pha tạp điện tử mật độ cao tăng trưởng epitaxy trên đế Si với chất lượng tinh thể tốt và mật độ sai hỏng thấp

- Lần đầu tiên kỹ thuật đồng pha tạp được đề xuất để tăng mật độ điện tử trong màng Ge. Mật độ chất pha tạp sau khi kích hoạt lên tới 4,2x1019.cm-3. Đây là kết quả cao nhất trên thế giới tính đến thời điểm hiện tại mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể.

- Các tính chất quang và tính chất điện của màng Ge pha tạp điện tử mật độ cao đã được khảo sát như: Phổ huỳnh quang trong vùng hồng ngoại, Hiệu ứng Hall, Khảo sát đường I-V... Kết quả nổi bật nhất là cường độ huỳnh quang của màng Ge tăng gấp 150 lần so với màng Ge tinh khiết.

- Khảo sát vai trò của các hàng rào khuếch tán như HfO2, Al2O3, SiN trong việc ngăn chặn sự khuếch tán ngoài của các phân tử Sb và P khi mẫu được xử lý nhiệt. Kết quả cho thấy, cường độ huỳnh quang của mẫu tăng gấp 1,6 lần so với khi không có hàng rào khuếch tán.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên tố carbon tới tính chất quang của màng Ge pha tạp P.

- Chế tạo thành công diode phát quang trong vùng hồng ngoại trên nền vật liệu Ge pha tạp điện tử mật độ cao với ứng suất căng. Hiệu suất phát quang của Ge (vốn dĩ là chất bán dẫn chuyển tiếp xiên với hiệu suất phát quang rất thấp) được cải thiện đáng kể.

Các kết quả nghiên cứu có tính mới, giá trị khoa học cao và có giá trị thực tiễn cũng như khả năng áp dụng trong việc hiện thực hoá một nguồn phát quang trên nền Silic thích hợp với công nghệ CMOS hiện nay.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16273/2019) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)