•  
  •  
 

Abstract

In order to build high-sensitivity infrared photodetectors using SiGe nanowires, we investigate the thermoelectric characteristics of Ge-on-insulator (GOI) layers as a reference for SiGe. We fabricate p-type GOI substrates with an impurity concentration of 1016-1018cm-3 by a wafer-bonding process using Ge and oxidized Si wafers. Annealing treatment is performed in order to further increase the bonding strength of Ge/SiO2 interface. We measure the Seebeck coefficient in the temperature range of 290-350 K. The Seebeck coefficient of the GOI layers is very close to the theoretical value for Ge, calculated on the basis of carrier transport. Hence, there is a small phonon-drag effect in GOI. On the other hand, the effect of phonon drag on the Seebeck coefficient of Si is usually significant. These results likely stem from the differences between phonon velocity, phonon mean-free-path, and hole mobility between Ge and Si.

Bahasa Abstract

Kontribusi Tarikan Fonon terhadap Koefisien Seebeck Substrat Ge-On-Insulator yang Difabrikasi dengan Proses Pengikatan Wafer. Untuk membuat sebuah fotodetektor infra merah bersensitivitas tinggi dengan kawat-kawat nano SiGe, kami menyelidiki ciri-ciri termoelektrik dari lapisan-lapisan Ge-on-insulator (GOI) sebagai rujukan untuk SiGe. Kami memfabrikasi substrat-substrat GOI tipe-p dengan konsentrasi impuritas sebesar 1016-1018cm-3 melalui proses pengikatan wafer menggunakan wafer-wafer Ge dan Si yang teroksidasi. Perlakuan aniling diterapkan untuk semakin menambah kekuatan ikat antarmuka Ge/SiO2. Kami mengukur koefisien Seeback pada rentangan suhu 290- 350 K. Koefisien Seebeck dari lapisan-lapisan GOI itu nyaris serupa dengan angka teoretis untuk Ge yang diperhitungkan berdasarkan transpor pembawa. Jadi, terdapat efek tarikan fonon kecil pada GOI. Di pihak lain, efek tarikan fonon pada koefisien Seebeck Si umumnya terjadi secara signifikan. Hasil yang demikian mungkin diakibatkan oleh perbedaan antara kecepatan fonon, jalur bebas purata fonon, dan mobilitas lubang antara Ge dan Si.

References

J. Schieferdecker, R. Quad, E. Holzenkämpfer, M. Schulze, Sens. Act. A. Phys. 47 (1995) 422.

L.D. Hicks, M.S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 47 (1993) 16631.

N. Neophytou, H. Kosina, J. Electron. Mater. 41 (2012) 1305.

A.I. Hochbaum, R. Chen, R.D. Delgado, W. Liang, E.C. Garnett, M. Najarian, A. Majumdar, P. Yang, Nature 451 (2008) 163.

A.I. Boukai, Y. Bunimovich, J. Tahir-Kheli, J.K. Yu, W.A. Goddard III, J. R. Heath, Nature 451 (2008) 168.

O. Yoshitake, J. Kikkawa, Y. Nakamura, E. Toyoda, H. Isogai, K. Izunome, A. Sakai, J. Appl. Phys. 50 (2011) 04DA13-1-4.

F. Salleh, K. Asai, A. Ishida, H. Ikeda, Appl. Phys. Express. 2 (2009) 071203-1-3.

S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd eds., John Wiley & Sons, New York, 1981, p.868.

T.H. Geballe, G.W. Hull, Phys. Rev. 94 (1954) 1134.

G.A. Slack, M.A. Hussain, J. Appl. Phys. 70 (1991) 2694.

C. Herring, Phys. Rev. 96 (1954) 1163.

A.S. Grove, Physics and Technology of Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, New York, 1967, p.388.

M.V. Fischetti, S.E. Laux, J. Appl. Phys. 80 (1996) 2234.

E. Behnen, J. Appl. Phys. 67 (1990) 287.

Cited By

2

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.