Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 4

Optimizing SiGe-on-annealed DPSi Heterostructures Using Raman Spectroscopy and Genetic Algorithm for Enhanced Material Characterization and Performance

Optymalizacja heterostruktur DPSi wyżarzonych SiGe przy użyciu spektroskopii Ramana i algorytmu genetycznego w celu uzyskania lepszej charakterystyki i wydajności materiałów

10.15199/48.2024.04.31

nr katalogowy: 148131
10.15199/48.2024.04.31

Streszczenie

In our preceding investigation, we delved into the intricacies of SiGe alloys on double porous silicon (DPSi) through Raman spectroscopy, uncovering previously unknown connections between Raman peak shifts, stresses, and the concentration of Ge in the SiGe alloys in porous materials.A standout feature of this study lies in its distinct approach — a comparison of results employing a genetic algorithm. This method offers a comprehensive analysis of the data, enhancing our understanding of the intricate relationships at play. Validated through the frequency method, our results yield valuable insights into epitaxial growth on DPSi, presenting a nuanced perspective on the intricate interplay between Raman spectroscopy, stress, and alloy composition. These findings not only contribute to the evolving understanding of SiGe alloys but also pave the way for further advancements in the field of epitaxial growth on innovative substrates like DPSi

Abstract

W naszym poprzednim badaniu zagłębiliśmy się w zawiłości stopów SiGe na podwójnie porowatym krzemie (DPSi) za pomocą spektroskopii Ramana, odkrywając nieznane wcześniej powiązania między przesunięciami pików Ramana, naprężeniami i stężeniem Ge w stopach SiGe w materiałach porowatych. Cechą tego badania jest odrębność podejścia — porównanie wyników z wykorzystaniem algorytmu genetycznego. Metoda ta umożliwia wszechstronną analizę danych, co pozwala lepiej zrozumieć złożone zależności. Nasze wyniki, potwierdzone metodą częstotliwości, dostarczają cennych informacji na temat wzrostu epitaksjalnego na DPSi, prezentując zniuansowaną perspektywę na skomplikowane wzajemne oddziaływanie między spektroskopią Ramana, naprężeniem i składem stopu. Odkrycia te nie tylko przyczyniają się do lepszego zrozumienia stopów SiGe, ale także torują drogę do dalszych postępów w dziedzinie wzrostu epitaksjalnego na innowacyjnych podłożach, takich jak DPSi

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Gouder, S., Mahamdi, R., Aouassa, M., Escoubas, S., Favre, L., Ronda, A., and Berbezier, I.: Investigation of microstructure and morphology for the Ge on Porous Silicon/Si substrate hetero-structure obtained by Molecular Beam Epitaxy, Thin Solid Films, 550, pp. 233- 238, Jan. 2014.
[2] Aouassa, M., Escoubas, S., Ronda, A., Favre, L., Gouder, S., Mahamdi, R., Arbaoui, E., Halimaoui, A., and Berbezier, I.: Ultra-thin planar fully relaxed Ge pseudo-substrate on compliant porous silicon template layer, Applied. Physics. Letters. 101(23), pp. 233105, Dec. 2012.
[3] Huang, M., Ritz, C. S., Novakovic, B., Yu, D., Zhang, Y., Flack, F., Savage, D. E., Evans, P. G., Knezevic, I., Liu, F., and Lagally, M. G.: Mechano-electronic Superlattices in Silicon Nanoribbons, ACS Nano. 3 (3), pp. 721-727, Feb. 2009.
[4] Malachias, A., Mei, Y., Annabattula, R. K., Deneke, C., Onck, P. R., and Schmidt, O. G.: Wrinkled-up Nanochannel Networks: Long-Range Ordering, Scalability, and X-ray Investigation, ACS Nano. 2(8), pp. 1715-1721, Jul. 2008.
[5] Khang, D. –Y., Jiang, H., Huang, Y., and Rogers, J. A.: A stretchable form of single-crystal silicon for high-performance electronics on rubber substrates, Science, 311 (5758), pp. 208-212, Feb. 2006.
[6] Seungwan, W., Geunhwan, R., Taesoo, K., Namgi, H., JaeHoon, H., Rafael Jumar, C., Jinho, B., Jihyun, K., In-Hwan, L., Deahwan, J., and Won Jun, C.: Growth and Fabrication of GaAs Thin-Film Solar Cells on a Si Substrate via Hetero Epitaxial Lift-Off, Applied. Sciences. 2022, 12 (2), pp. 820, Jan. 2022https://doi.org/10.3390/app12020820
[7] Sang Hyeon, K., Min-Su, P., Dae-Myeong, G., Hosung, K., GuenHwan, R., Hyunduk, Y., Jindong, S., Chagzoo, K., and Won Jun, C.: Fabrication and Characterization of Single junction GaAs solar cell epitaxially grown on Si substrate, Current Applied Physics 15; DOI: 10.1016/j.cap.2015.04.022, Current Applied Physics, 15 (2), pp. S40-S43, Sep. 2015, https://doi.org/10.1016/j.cap.2015.04.022
[8] Berbezier, I., Aqua, J. N., Aouassa, M., Favre, L., Escoubas, S., Gouye, A., and Ronda, A. : Accomodation of SiGe strain on a universally compliant porous silicon substrate, Physical Review B, 90 (3), pp. 035315-035320, Jul. 2014.
[9] Gardelis, S., Nassiopoulou, A. G., Mahdouani, M., Bourguiga, R., and Jaziri, S. : Enhancement and red shift of photoluminescence (PL) of fresh porous Si under prolonged laser irradiation or ageing: Role of surface vibration modes, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 41 (6), pp. 986-989, May. 2009.
[10] Hariharsudan, S. R., Roberto, M., Depauw, V., Nieuwenhuysen, K. V., Bearda. T., Gordon, I., Szlufcik, J., and PoortmansKerfless, J.: layer-transfer of thin epitaxial silicon foils using novel multiple layer porous silicon stacks with near 100% detachment yield and large minority carrier diffusion lengths; Solar Energy Materials and Solar Cells 135, pp. 113-123, Apr. 2015. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2014.10.049
[11] Gouder, S., Mahamdi, R., Guiza, D., Berbezier, I. (2023). Vibrational properties and raman peak shift relationships in Si1−xGex epilayers grown on annealed double porous silicon. Revue des Composites et des Matériaux Avancés-Journal of Composite and Advanced Materials, 33(5), pp. 275-281. Oct. 2023. https://doi.org/10.18280/rcma.330501
[12] Yong. Z., and Sannomiga, N.: An improvement of genetic algorithms by search space reduction solving large-scale flow shop problems, IEE Japan Transactions on Electronics Information and Systems, 121 (6), pp. 1010-1015, Jun. 2001.
[13] Jian-Jun, S., He-Ming, Z., Hui-Yong, H., Xian-Ying, D., and Rong-Xi, X.: Determination of conduction band edge characteristics of strained Si/Si1-xGex, Chinese Physics, 16(12), pp. 3827-3831, Dec. 2007.
[14] Fu, Y., and Willander, M.: Hole conduction characteristics of strained Si1−xGex/Si resonant tunnelling diode; Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, pp. 72-79, Feb. 2002, https://doi.org/10.1016/S1386-9477(01)00228-4;
[15] Rouchon, D., Mermoux , M., Bertin, F., and Hartmann , J. M.: Germanium content and strain in Si1-xGex alloys characterized by Raman spectroscopy. Journal of Crystal Growth, 392, pp. 66-73, Apr. 2014.
[16] Wong, L. H., Wong, C. C., Liu, J. P., sohn, D. K., Chan. L., Hsia, L. C., Zang, H., Ni, Z. H., and Shen, Z. X.: Determination of Raman Phonon Strain Shift Coefficient of Strained Silicon and Strained SiGe. Japanese Journal of Applied Physics, 44(11), pp. 7922–7924, Nov. 2005.
[17] Perova, T. S., Wasyluk, J., Lyutovich, K., Kasper, E., Oehme, M., Rode, K., and Waldron, A.: Composition and strain in thin Si1-xGex virtual substrates measured by microRaman spectroscopy and X-ray diffraction. Journal of applied physics, 109 (3), pp. 033502. Feb. 2011
[18] Aouassa, M., Jadli, I., Slimen Hassayoun, L., Maaref, H., Panczer, G., Favre, L., Ronda, A., Berbezier, I.: Analysis of composition and microstructures of Ge grown on porous silicon using Raman spectroscopy and Transmission Electron Microscopy. Superlattices and Microstructures. 112: pp. 493- 498. Dec. 2017. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2017.10.003.
[19] Karim, ?K., Martini, R., Radhakrishnan, H. S.,Nieuwenhuysen, K. V., Depauw, V., Wedgan, R., Gordon, I., and Jef Poortmans.: Tuning of strain and surface roughness of porous silicon layers for higher-quality seeds for epitaxial growth; Nanoscale Research Letters, 9:348, Jul. 2014. http://www.nanoscalereslett.com/content/9/1/348
[20] Rouchon, D., Mermoux , M., Bertin, F., and Hartmann , J. M.: Germanium content and strain in Si1-xGex alloys characterized by Raman spectroscopy. Journal of Crystal Growth, 392, pp. 66-73, Apr. 2014.
[21] Wong, L. H., Wong, C. C., Liu, J. P., sohn, D. K., Chan. L., Hsia, L. C., Zang, H., Ni, Z. H., and Shen, Z. X.: Determination of Raman Phonon Strain Shift Coefficient of Strained Silicon and Strained SiGe. Japanese Journal of Applied Physics, 44(11), pp. 7922–7924, Nov. 2005.
[22] Emara, H. M., Elshamy, W., and Bahgat, A.: Parameter Identification of Induction Motor Using Modified Particle Swarm Optimization Algorithm, IEEE International Sympsium on Industrial Electronics (ISIE), Cairo University, Jun. 2008
[23] Yousfi, L., Bouchemha, A., Bechouat, M., and Boukrouche, A.: Vector control of induction machine using PI controller optimized by genetic algorithms. 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition, Antalya, Turkey 21-24 Sept 2014
[24] Tsang, J. C., Mooney, P. M., Dacol, F., and Chu, J. O.: Measurements of alloy composition and strain in thin GexSi1-xlayers, Journal of Applied Physics, 75(12), pp. 8098, 1994.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-4 , nr katalogowy 148131 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma