掺铁浓度对半绝缘磷化铟的一些性质的影响

利用霍尔效应、电流-电压(I-V)、光致发光谱(PL)和光电流谱(PC)研究了不同掺铁浓度的半绝缘InP的性质.半绝缘InP的I-V特性明显地依赖于掺铁的浓度.掺铁的浓度也对半绝缘InP的光学性质和材料中缺陷的形成有影响.用PL和PC分别研究了掺铁半绝缘InP的禁带收缩现象和材料中的缺陷.     

InP中的深能级杂质与缺陷

综述了近年来关于InP中深能级缺陷和杂质的研究工作。讨论了深能级杂质及缺陷对InP材料性能的重要影响;介绍了深能级瞬态谱(DLTS)、光致发光谱(PL)、热激电流谱(TSC)、正电子寿命谱(PAS)、正电子深能级瞬态谱(PDLTS)等几种研究深中心的方法在研究InP时的某些特点;综合深能级缺陷和电学性质的测试结果,证明了半绝缘InP单晶材料的电学性能、热稳定性、均匀性等与材料中一些深能级缺陷的含量密切相关;分析了对掺铁和非掺退火两种半绝缘InP材料中深能级缺陷对电学补偿的影响;评述了对InP中的一些深中心所取得的研究成果和半绝缘InP的形成机理。     

空位和填隙缺陷对半绝缘InP单晶性质的影响

利用电学测试、正电子寿命谱和X射线衍射技术研究了原生和退火处理后InP单晶的空位和填隙缺陷.在原生掺铁半绝缘InP单晶中含有空位缺陷,这些空位产生深能级电学补偿缺陷,降低材料的电学性能.经高温磷化铁气氛下退火处理非掺InP制备的半绝缘材料,空位被充分抑制,却含有一定浓度填隙缺陷.根据实验结果分析了填隙和空位缺陷对掺铁半绝缘InP单晶材料电学性质和热稳定性的影响.     

空位和填隙缺陷对半绝缘InP单晶性质的影响

利用电学测试、正电子寿命谱和X射线衍射技术研究了原生和退火处理后InP单晶的空位和填隙缺陷.在原生掺铁半绝缘InP单晶中含有空位缺陷,这些空位产生深能级电学补偿缺陷,降低材料的电学性能.经高温磷化铁气氛下退火处理非掺InP制备的半绝缘材料,空位被充分抑制,却含有一定浓度填隙缺陷.根据实验结果分析了填隙和空位缺陷对掺铁半绝缘InP单晶材料电学性质和热稳定性的影响.     

退火处理后非掺磷化铟的电传输特性

利用变温霍尔和电流-电压特性(I-V)两种方法分别对半导体和半绝缘的退火非掺磷化铟材料进行了测量.在非掺退火后的半导体磷化铟样品中可以测到缺陷带电导,这与自由电子浓度较低、有一定补偿度的原生非掺磷化铟的情况类似.非掺SI-InP表现出不同于原生掺铁的SI-InP的I-V特性,在一直到击穿为止的外加电场范围内呈欧姆特性,而掺铁SI-InP的I-V具有与陷阱填充有关非线性特征.根据空间电荷限制电流的理论,这种现象可以解释为非掺SI-InP中没有未被电子占据的空的深能级缺陷.     

退火处理后非掺磷化铟的电传输特性

利用变温霍尔和电流-电压特性(I-V)两种方法分别对半导体和半绝缘的退火非掺磷化铟材料进行了测量.在非掺退火后的半导体磷化铟样品中可以测到缺陷带电导,这与自由电子浓度较低、有一定补偿度的原生非掺磷化铟的情况类似.非掺SI-InP表现出不同于原生掺铁的SI-InP的I-V特性,在一直到击穿为止的外加电场范围内呈欧姆特性,而掺铁SI-InP的I-V具有与陷阱填充有关非线性特征.根据空间电荷限制电流的理论,这种现象可以解释为非掺SI-InP中没有未被电子占据的空的深能级缺陷.     

高温退火非掺杂磷化铟制备半绝缘材料

对液封直拉(LEC)非掺磷化铟(InP)进行930℃ 80h的退火可重复制备直径为50和75mm的半绝缘 (SI)衬底.退火是在密封的石英管内纯磷(PP)或磷化铁(IP)两种气氛下进行的.测试结果表明IP-SI InP衬底具有很好的电学性质和均匀性,而PP-SI的均匀性和电学参数都很差.在IP-SI样品的PL谱中出现与深缺陷有关的荧光峰.光激电流谱的测量结果表明:在IP气氛下退火获得的半绝缘磷化铟中的缺陷明显比PP-SI磷化铟的要少.并对退火后磷化铟中形成缺陷的机理进行了探讨.     

高温退火非掺杂磷化铟制备半绝缘材料

对液封直拉(LEC)非掺磷化铟(InP)进行930℃ 80h的退火可重复制备直径为50和75mm的半绝缘 (SI)衬底.退火是在密封的石英管内纯磷(PP)或磷化铁(IP)两种气氛下进行的.测试结果表明IP-SI InP衬底具有很好的电学性质和均匀性,而PP-SI的均匀性和电学参数都很差.在IP-SI样品的PL谱中出现与深缺陷有关的荧光峰.光激电流谱的测量结果表明:在IP气氛下退火获得的半绝缘磷化铟中的缺陷明显比PP-SI磷化铟的要少.并对退火后磷化铟中形成缺陷的机理进行了探讨.     

半绝缘InP的铁能级研究

本文用光致发光光谱及光激电流瞬态谱研究了掺铁半绝缘InP中的铁能级,发现被测样品可分成两类,它们分别存在着 FeI(Fe~3+/Fe~+)和 Fell(Fe~(4+)/Fe~(3+))两种不同的铁能级.这可能是由于它们分别对应于浅施主和浅受主补偿的InP半绝缘材料,亦说明有争议的Fe~(4+)是在有些半绝缘InP 中存在的     

非掺半绝缘磷化铟晶片的制备及其均匀性

对高温退火非掺磷化铟(InP)制备的半绝缘晶片的电学性质和均匀性进行了研究.非掺低阻N型磷化铟晶片分别在纯磷气氛和磷化铁气氛下进行930℃、80h退火均可获得半绝缘材料.但在这两种条件下制备的两种50mm半绝缘晶片却呈现出不同的电学性质和均匀性.纯磷气氛下制备的磷化铟片的电阻率和迁移率分别达到106Ω·cm和1800cm2/(V·s);而在磷化铁气氛下退火获得的半绝缘片的电阻率和迁移率分别高达107Ω*cm和3000cm2/(V*s)以上.对这两种半绝缘片和原生掺铁磷化铟半绝缘片的PL-Mapping结果进一步比较表明:在磷化铁气氛下退火获得的半绝缘材料的均匀性最好,而在纯磷气氛下制备的半绝缘磷化铟的均匀性较差.     

Control of low fe content in the preparation of semi-insulating InP by wafer annealing

A reproducible technique for preparing semi-insulating (SI) InP by high temperature annealing can only be achieved by controlled doping with Fe in a sufficient concentration for compensation. However, a successful and reproducible method to adjust the low Fe content has not been developed up to now. In this paper, we report two different experimental approaches to control the Fe content by using either precompensated starting material or an Fe source for doping via the vapor phase. InP wafers (2′ diam) which were lightly predoped with Fe ([Fe] < 5 × 10¹⁵ cm⁻³) during liquid encapsulated Czochralski (LEC) growth were converted from the semiconducting to the SI state and were subsequently analyzed by laterally resolved resistivity measurements. These wafers show high resistivity uniformity (p ≈1 × 10⁸ Ω-cm) which has never previously been achieved with LEC material at such a low Fe concentration. Furthermore, we present the first results of annealing nominally undoped InP with a defined Fe source.     

半绝缘InP的铁掺杂激活与电学补偿

比较了掺Fe和非掺退火半绝缘(SI)InP材料中Fe杂质的分布,掺杂激活机理以及Fe原子与点缺陷的相互作用.原生掺Fe SI-InP中Fe的替位激活主要通过填隙-跳跃机制,但Fe原子易在位错周围聚集,与空位形成复合体缺陷,占据填隙位等,从而降低Fe的激活效率.在FeP2气氛下退火非掺InP获得的SI-InP材料中,Fe原子的激活主要通过扩散过程的"踢出-替位"机制.退火前材料中存在的In空位使Fe原子通过扩散充分占据In位,同时抑制了材料中深能级缺陷的形成.因此,这种SI-InP材料的Fe激活效率高、电学性能好.     

非掺及掺铁磷化铟中的残留施主缺陷

用辉光放电质谱(GDMS)测量了原生液封直拉(LEC)磷化铟(InP)的杂质含量.利用霍尔效应测到的非掺LEC-InP的自由电子浓度明显高于净施主杂质的浓度.在非掺和掺铁InP中都可以用红外吸收谱测到浓度很高的一个氢-铟空位复合体施主缺陷.这个施主的浓度随着电离的铁受主Fe2+浓度的增加而增加.这些结果表明半绝缘体中氢-铟空位复合体施主缺陷的存在对铁掺杂浓度和电学补偿都有重要影响.     

不同熔体配比的InP分析研究

原位磷注入合成 Ｌ Ｅ Ｃ晶体生长法可分别合成得到富铟、近化学配比或富磷的 Ｉｎ Ｐ熔体, 并进行 Ｌ Ｅ Ｃ晶体生长。我们对不同配比程度的材料进行了 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ、 Ｐ Ｌ、变温 Ｈａｌｌ等测试工作, 得到了一些相当有意义的结果, 对研究非掺杂半绝缘 Ｉｎ Ｐ提供了非常有意义的实验证据     

非掺及掺铁磷化铟中的残留施主缺陷

用辉光放电质谱(GDMS)测量了原生液封直拉(LEC)磷化铟(InP)的杂质含量.利用霍尔效应测到的非掺LEC-InP的自由电子浓度明显高于净施主杂质的浓度.在非掺和掺铁InP中都可以用红外吸收谱测到浓度很高的一个氢-铟空位复合体施主缺陷.这个施主的浓度随着电离的铁受主Fe2+浓度的增加而增加.这些结果表明半绝缘体中氢-铟空位复合体施主缺陷的存在对铁掺杂浓度和电学补偿都有重要影响.     

Optical and crystallographic properties of high perfection InP grown on Si(111)

The growth of InP by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition on vicinal Si(111), misoriented 3° toward [1-10], is reported. Antiphase domain-free InP is obtained without any preannealing of the Si substrate. Crystallographic, optical, and electrical properties of the layers are significantly improved as compared to the best reported InP grown on Si(001). The high structural perfection is demonstrated by a full width at half maximum (FWHM) of 121 arcs for the (111) Bragg reflex of InP (thickness = 3.4 μm) as obtained by double crystal x-ray diffraction. The low-temperature photoluminescence (PL) efficiency is 70% of that of homoepitaxially grown InP layers. The FWHM of the near-gap PL peak is only 2.7 meV as compared to 4.5 meV of the best material grown on Si(001). For the first time, InP:Fe layers with semi-insulating characteristics (ρ > 3 × 10⁷ Ω-cm) have been grown by compensating the low residual background doping using ferrocene. Semi-insulating layers are prerequisite for any device application at ultrahigh frequencies.     

Electrical properties of oxygen ion-implanted InP

The effect of oxygen ion implantation on defect levels and the electrical properties of undoped InP (n-type) and Sn-doped InP have been investigated as a function of postimplant annealing at temperatures of 300 and 400° C. The surface interruption by ion bombardment was studied by a non-invasive optical technique—photoreflectance (PR) spectroscopy. Current-voltage (I-V) characterization and deep level transient spectros-copy (DLTS) were carried out. The free carrier compensation mechanism was studied from the microstructure behavior of defect levels associated with O+ implantation. Free carriers may be trapped in both residual and ion-bombardment-induced defect sites. Rapid thermal annealing (RTA) performed at different temperatures showed that if residual traps were removed by annealing, the compensation efficiency will be enhanced. Post-implant RTA treatment showed that at the higher temperature (400°C), trapped carriers may be re-excited, resulting in a weakened compensation. Comparing the results of undoped and Sn-doped InP indicated that the carrier compensation effect is substrate doping dependent.