MBE生长InSb外延层特性及红外探测器研究

本文报道了采用含有ＩｎＳｂ非晶过渡层的两步ＭＢＥ生长技术，在ＧａＡｓ（１００）衬底上异质外延生长的ＩｎＳｂ外延层材料特性及初步的器件性能。５μｍ厚的ｎ型本征ＩｎＳｂ外延层７７Ｋ时的电子浓度和迁移率分别为：ｎ～２．４×１０￣（１５）ｃｍ￣（－３），μ～５．１２×１０￣４ｃｍ￣２Ｖ￣９－１）ｓ￣（－１），高质量ＩｎＳｂ外延层的Ｘ射线双晶衍射半峰宽（ＦＷＨＭ）＜１５０″。ＩｎＳｂ表面的相衬显微形貌，ＩｎＳｂ／ＧａＡｓ界面的ＴＥＭ形貌相和ＩｎＳｂ外延层的红外透射谱等测试结果都肯定了ＭＢＥＩｎＳｂ外延层的质量。研究结果已基本达到目前国外同类研究水平。用ＭＢＥ生长的ｎ型ＩｎＳｂ外延层薄膜首次制作了中波（３～５μｍ）多元光导线列器件，终测表明，器件的光导响应率较高Ｒ（Ｖ）～７８００Ｖ／Ｗ，均匀性很好ΔＲ（Ｖ）／Ｒ（Ｖ）＜７％，ＭＢＥＩｎＳｂ外延薄膜展示了良好的红外探测器应用前景。     

在砷化镓衬底上用分子束外延法生长锑化铟薄膜

用分子束外延方法在ＧａＡｓ上生长ＩｎＳｂ薄膜。方法是先在温度３８０℃生长ＩｎＳｂ有源层。然后低温（３００℃）生长一层约０．０３μｍ厚的ＩｎＳｂ缓冲层。Ｓｂ＿４与Ｉｎ的束流等效压强比为４：１时，可获得温度７７Ｋ最大霍尔迁移率的材料。在２～５μｍ厚度的薄膜中，温度７７Ｋ的霍尔迁移率大于３５０００ｃｍ￣２Ｖ￣（－１）·ｓ￣（－１）和Ｘ射线半峰宽小于２５０（″）。温度７７Ｋ的霍尔迁移率比最近报导的结果大３倍。Ｘ射线半峰宽也相对小。对可改进薄膜性能的几种可能性作了探讨。     

2英寸高均匀性GaAs多层外延材料

用法国进口的ＧａＡｓＶＰＥ设备，采用ＡｓＣｌ）３／Ｈ＿２／Ｇａ体系，以ＳｎＣｌ＿４ｌ／ＡｓＣｌ＿３为掺杂液，生长了２英寸多层ＧａＡｓ外延材料，自行设计了反应器的热场分布，在反应器中增加了合适的搅拌器，用以改变反应器中气体流动情况。ＧａＡｓ外延层的浓度均匀性与厚度均匀性均小于５％。浓度均匀性的最佳值为３．７％，厚度均匀性的最佳值为１．５％，当外延层载流子浓度为１．９×１０￣（１７）ｃｍ￣（－３）时，室温迁移率达到４３９０ｃｍ￣２／Ｖ·ｓ。     

用于功率器件的P型厚高阻外延片

本文论述在常压ＣＶＤ硅外延系统中，通过ｅ＿ｑＰ＝Ｂ－Ａ／Ｔ，分别计算出ＳｉＨ－Ｃｌ＿３、ＰＣｌ＿３和ＢＣｌ＿３的Ａ和Ｂ二常数值。采用低温深冷工艺，进一步提高硅源的纯度，通过控制ＳｉＨＣｌ＿３的蒸汽压，在晶向为（１１１）和（１００），掺硼电阻率（４～８）×１０￣（－３）Ω·ｃｍ的抛光衬底硅片上，生长出外延层电阻率为３５０Ω·ｃｍ（杂质浓度３．５×１０￣（１３）／ｃｍ￣３），外延层厚度达１２０μｍ的ｐ／ｐ￣＋／硅外延片，制成器件的击穿电压可达１０００Ｖ。     

InGaAsP/GaAs单量子阱SCH半导体激光器的液相外延

利用一种改进的液相外延技术进行了ＧａＡｓ衬底上ＩｎＧａＡｓＰ材料的生长，１０Ｋ温度下光荧光半宽度（ＦＷＨＭ）为１４ｍｅＶ，获得了阈值电流密度为３００Ａ／ｃｍ２的ＳＣＨ多层结构外延片，宽台面激光器最大连续输出功率达到２．１Ｗ。     

MBE生长InGaAs／GaAs应变层单量子阱激光器结构材料的研究

采用ＶａｒｉａｎＧｅｎⅡＭＢＥ生长系统研究了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阶（ＳＳＱＷ）激光器结构材料。通过ＭＢＥ生长实验，探索了Ｉｎ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）ｔＡｓ／ＧａＡｓＳＳＱＷ激光器发射波长（λ）与Ｉｎ组分（ｘ）和阱宽（Ｌ＿ｚ）的关系，并与理论计算作了比较，两者符合得很好。还研究了材料生长参数对器件性能的影响，主要包括：Ⅴ／Ⅲ束流比，量子阱结构的生长温度Ｔ＿ｇ（ＱＷ），生长速率和掺杂浓度对激光器波长、阈值电流密度、微分量子效率和器件串联电阻的影响。以此为基础，通过优化器件结构和ＭＢＥ生长条件，获得了性能优异的Ｉｎ＿（０．２）Ｇａ＿（０．８）Ａｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阱激光器：其次长为９６３ｎｍ，阈值电流密度为１３５Ａ／ｃｍ￣２，微分量子效率为３５．１％。     

高性能5μm640×480蓝宝石衬底碲镉汞焦平面阵列

已研制出一种高性能５μｍ６４０×４８０蓝宝石衬底的ＨｇＣｄＴｅ／ＣｄＴｅ／Ａｌ＿２Ｏ＿３红外焦平面阵列（ＦＰＡ），在低于１２０Ｋ温度下，它有全电视兼容分辨率和优良的灵敏度．在９５Ｋ工作温度和１０￣（１４）光子数ｃｍ￣（－２）Ｓ￣（－１）的背景通量下，平均焦平面阵列Ｄ￣＊受背景限制，其值约为１×１０￣（１２）ｃｍＨｚ￣（１／２）Ｗ￣（－１），典型的平均量子效率为６０％～７０％。制造这种大面阵、高灵敏度器件的关键工艺，是在有稳定的ＣｄＴｅ缓冲层的蓝宝石衬底上，外延生长ＨｇＣｄＴｅ材料。在低于或等于１２０Ｋ的工作温度和３．４～４．２μｍ的波段内，相机的平均噪声等效温差ＮＥ△Ｔ为０．０１３Ｋ；该值比目前可实用的ＰｔＳｉ焦平面阵列相机的高一个数量级，而ＰｔＳｉ焦平阵列相机要求制冷到低于或等于７７Ｋ，才能保持其性能。     

无GaAs缓冲层MBE生长InSb材料的工艺及其特性

采用无ＧａＡｓ缓冲层，低温＋常规的方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上进行了ＩｎＳｂ薄膜的分析束外延（ＭＢＥ）生长，测试了样品的双晶Ｘ射线衍射半峰宽（ＦＷＨＭ），电学霍尔（Ｈａｌｌ）特性及红外透射谱。通过大量的实验发现：不生长０．５μｍＧａＡｓ缓冲层，同样可生长出电学性能及红外透过率都较理想的样品，这可缩短材料的生长周期，降低生产成本，对将来器件的批量制作有一定的意义。     

高迁移率Si／Si_（0．7）Ge_（0．3）／Si调制掺杂异质结构的生长和输运性质

采用计算机控制的快速辐射加热、超低压ＣＶＤ（ＲＲＨ／ＶＬＰ－ＣＶＤ）方法生长了Ｓｉ／Ｓｉ０．７Ｇｅ０．３／Ｓｉｐ－型调制掺杂双异质结构．研究了该结构的输运性质，其空穴霍尔迁移率高达３００ｃｍ２／Ｖ·ｓ（３００Ｋ，薄层载流于浓度ｐｓ为２．６e１３ｃｍ－２）和８４００ｃｍ２／Ｖ·ｓ（７７Ｋ，ｐｓ为１．１e１３ｃｍ－２）．     

GaInP材料生长及其性质研究

用Ｘ光双晶衍射、Ｈａｌｌ和光致发光研究了ＭＯＣＶＤ生长的ＧａｘＩｎ１－ｘＰ（ｘ＝０．４７６～０．５０５）外延层．发现Ｇａ组分随Ｖ／Ⅲ比的增大略有下降，认为是由于Ｇａ－Ｐ键比Ｉｎ－Ｐ键强所造成的．７７Ｋ下电子迁移率达３３００ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）．Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ的载流子浓度随生长温度升高、Ｖ／Ⅲ比的增大而降低，提出磷（Ｐ）空位（Ｖｐ）是自由载流子的一个重要来源．１７Ｋ下ＰＬ峰能和计算的带隙最大相差１１３ｍｅＶ，这可能与ＧａＩｎＰ中杂质或缺陷以及其中存在有序结构有关．     

LPE法在Si衬底上生长SiGe层的方法及电子特性的研究

本文介绍了在电阻率为（７７～３００）ｋΩ·ｃｍ的ｎ型（１１１）Ｓｉ衬底上用ＬＰＥ法生长高质量Ｓｉ１－ＸＧｅｘ单晶薄层（其厚度一般为１～３μｍ）的生长条件，并对引入的缺陷进行了ＴＥＭ研究，结果表明其缺陷密度和用ＭＢＥ及超高真空ＣＶＤ法生长的同样厚度和组分的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ薄层的缺陷密度相等甚至更低．霍尔迁移率μＨ与温度有μＨ∝Ｔｍ的关系，（在Ｔ＝８０～３００Ｋ时，ｍ＝－０．９５）．当ｘ＞０．８５时，μＨ的测量值和由Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ计算的理论值相符，ｘ＜０．８５，测量值仅为理论值的７０％．由Ｂｉ杂质     

低压MOCVD外延生长InGaAsP／InP应变量子阱材料与器件应用

本文报道用低压有机金属化合物化学气相淀积（ＬＰ－ＭＯＣＶＤ）外延生长ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ应变量子阶材料，材料参数与外延条件的关系，量子阱器件的结构设计及其器件应用．用所生长的材料研制出宽接触阈值电流密度小于４００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值７～１２ｍＡ的１．３μｍ量子阱激光器和宽接触阈值电流密度小于６００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值９～１５ｍＡ的１．５５μｍ量子阶激光器以及高功率１．３μｍ量子阱发光二极管和ＩｎＧａＡｓＰＩＮ光电探测器．     

GaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器材料研究

本文报道ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱长波长红外探测器材料的制备及其性能．这种材料由ＧａＡｓ阱和ＡｌＧａＡｓ势垒组成，除内ｎ型掺杂，具有５０个周期．利用分子束外延技术成功地生长出了大面积（２英寸）均匀（厚度△ｔ＿ｍａｘ／≤３％，组分△　ｘ＿ｍａｘ／ｘ≤３．４％，掺杂浓度△ｎｍａｘ／ｎ≤３％，椭圆缺陷≤３００ｃｍ－２）的外延材料．分析了暗电流的成因，通过加厚势垒（Ｌｂ≥３００）、控制掺杂（ｎ≤１×１０￣１８ｃｍ￣３）、精确设计子带结构，将暗电流降低了几个数量级，同时使电子的输运得到了改善．由此得到了高质量的     

固相外延CoSi_2薄膜作为扩散源形成n~＋p浅结技术研究

通过Ａｓ＋离子注入到由ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ多层结构因相反应得到的外延ＣｏＳｉ２层中，利用外延硅化物作为扩散源（ＥＳＡＤＳ），形成了０．１μｍ的浅ｎ＋ｐ结．研究了Ｃｏｓｉ２外延薄膜离子注入非晶化后的再结晶特性、注入杂质退火时的再分布特性和形成的ｎ＋ｐ浅结特性．实验结果表明：外延ＣｏＳｉ２层在非晶化后能有效地再结晶；Ａｓ原子在多晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构和单晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构中有着不同的再分布特性；同相应的以多晶ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结相比，以外延ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结反向漏电小１～２个数量级，     

HgCdTe分子束外延薄膜的研制

本文概要报导我们ＨｇＣｄＴｅＭＢＥ上作的最近进展。一批面积２．０－１６．６ｃｍ２，组份ｘ０．１８８－０．３０，载流子浓度７．８１×１０１４～１．０×１０１６ｃｍ－３，迁移率１．０×１０４～１．４５×１０５ｃｍ２ｖ－１．ｓ－１和ｘ射线双晶衍射半峰宽（ＦＷＨＭ）６４～１００ａｒｃｓｅｃ的Ｎ型原生ＨｇＣｄＴｅ外延膜已经得到，某些参数已接近或达到国外报导的典型值，并在国内首先研制了直径为５０ｍｍ的ＨｇＣｄＴｅ外延膜。为了评价材料的特性，用一块Ｘ＝０．２４３的外延膜经适当热处理后研制了光伏探测器试验阵列，其最好的一元探测率Ｄλ＊＝２．４４×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１（λｃ＝７．９μｍ）。     

GaAs上热壁外延Cd_（0．96）Zn_（0．04）Te薄膜

国内首次报道用热壁外延（ＨＷＥ）技术在（１００）ＧａＡｓ衬底上生长出Ｃｄ＿（０．９６）Ｚｎ＿（０．０４）Ｔｅ（１１１）薄膜。结果表明，薄膜在１５～２０μｍ厚时Ｘ射线双晶衍射回摆曲线半高宽在１００弧秒以下，其位错腐蚀坑密度等于甚至小于１０￣３ｃｍ￣（－２）薄膜组分、层厚均匀，表面光亮如镜，质量达到国际先进水平，优于国内Ｃｄ＿（０．９６）Ｚｎ＿（０．０４）Ｔｅ块晶，是外延生长ＨｇＣｄＴｅ的理想替代式衬底。文章强调了生长前ＧａＡｓ衬底，多晶源预处理的重要性。     

MBE生长轻掺Si高迁移率GaAs材料的杂质补偿特性研究

本文报道了用ＭＢＥ生长轻掺Ｓｉ高迁移率ＧａＡｓ材料的杂质补偿特性实验研究．已得到７７Ｋ温度下迁移率为１６．２e４ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）的ＧａＡｓ材料．样品的Ｈａｌｌ测量结果表明：在较低的杂质浓度范围（１e１３ｃｍ－３＜ｎ＜１e１５ｃｍ－３）内，在大体相同的生长温度（５９０℃左右）下，选择适当的生长速率Ｇｒ会增强对浅受主杂质的抑制作用，同时也会抑制Ｓｉ的自补偿效应，减小杂质的补偿度Ｎａ／Ｎｄ之值，从而提高ＭＢＥ外延ＧａＡｓ材料的迁移率．     

Ⅲ族锢源对LP－MOVPE方法生长In_（1－x）Ga_xAs材料的影响

本文报道了利用低压金属有机物汽相外延（ＬＰ－ＭＯＶＰＥ）技术，在（００１）ＩｎＰ衬底上生长Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ体材料及Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ／ＩｎＰ量子阶结构材料的结果．对于ＴＭＧ／ＴＥＩｎ源，Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ材料的非故意掺杂载流子依匿为７．２×１０１６ｃｍ－３，最窄光致发光峰值半宽为１８．９ｍｅＶ，转靶Ｘ光衍射仪对量子阶结构材料测到±２级卫星峰；而对于ＴＭＧ／ＴＭＩｎ源，非故意掺杂载流于浓度为３．１×１０￣１５ｃｍ￣（－３），最窄光致发光峰值半宽为８．９ｍｅＶ，转靶Ｘ光衍射仪对量子阶     

真空分层蒸镀InSb薄膜的研究

采用双源分层蒸镀的方法制作ＩｎＳｂ薄膜，将区域熔融技术用于ＩｎＳｂ薄膜的热处理，提高了薄膜的纯度和择优定向程度，室温下电子迁移率达到３００００ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）。在此基础上，分析了影响ＩｎＳｂ薄膜性能的几个主要因素。     

无GaAs缓冲层MBE生长InSb材料的工艺及其特性

采用无ＧａＡｓ缓冲层，低温＋常规的方法在Ｇ８Ａｓ（１００）衬底上进行了ＩｎＳｂ薄膜的分子束外延（ＭＢＥ）生长，测试了样品的双晶Ｘ射线衍射半峰宽（ＦＷＨＭ），电学霍尔（Ｈａｌｌ）特性及红外透射谱。通过大量的实验发现。不生长０．５μｍＧａＡｓ缓冲层，同样可生长出电学性能及红外透过率都较理想的样品，这可缩短材料的生长周期，降低生产成本，对将来器件的批量制作有一定的意义。