InGaAs/InP界面控制对InGaAs薄膜电学和光学性质 的影响

研究了全固态源分子束外延(MBE)生长InGaAs/InP异质结界面扩散对InGaAs外延薄膜电学和光学性质的影响.通过X射线衍射、变温霍尔测试和变温光致发光等方法对InGaAs薄膜样品进行细致研究.发现在InGaAs/InP界面之间插入一层利用As_4生长的InGaAs过渡层,能够显著改善上层InGaAs(利用As_2生长)外延薄膜的电学性能,其低温迁移率显著提高.同时荧光峰反常蓝移动消失,光学性质有所改善.研究表明利用As_4生长InGaAs过渡层,可显著降低As在InP中反常扩散,获得陡峭的InGaAs/InP界面,从而提高InGaAs材料电学和光学性能.     

InP基异质结界面暗电流C-V测试分析

采用电化学C-V测试方法,测量分析了InP/InGaAs/InP外延结构的I-V特性,对异质结界面的电学性质进行了表征和分析.采用LP-MOCVD生长技术,对不同界面生长条件的三种样品进行了I-V和XRD测试,得到了InP向InGaAs界面转换采用中断生长、InGaAs向InP界面转换采用As/P直接切换的优化生长方式.用逐层化学腐蚀的方法,对比分析了I-V特性与XRD测试结果的关系,论证了I-V测试结果的有效性,指出了表征异质结界面电学质量的简洁方法.     

G波段AlN/GaN HEMT外延材料

<正>南京电子器件研究所基于MOCVD平台,在100 mm SiC半绝缘衬底上,提出恒压式气流吹扫和台阶式流场调控技术分别应用于生长AlN/GaN异质结界面和AlN势垒层,显著改善了AlN/GaN异质结界面不清晰、Al原子表面扩散长度偏低的外延难题,研制出高性能AlN/GaN HEMT外延材料。图1为AFM 5μm×5μm范围下的表面形貌,势垒层表面平整,原子台阶明显,RMS=0.3 nm,且无明显缺陷。图2为     

As/P气氛转换对InGaAs/InP异质结界面的影响研究

采用分子束外延(MBE)方法,在半绝缘InP(100)衬底上外延InGaAs/InP超晶格结构。通过优化As、P转换时间,研究了As、P气氛转换对InGaAs/InP异质结界面特性的影响。经原子力显微镜测试和X射线衍射谱分析,样品在关P阀5 s、开As阀5 s的生长条件下,表面均方根粗糙度(RMS)为0.205 nm,单边卫星峰达20级,一级卫星峰的半高宽(FWHM)为145.05 arc sec,表明界面控制良好。     

分子束外延生长的连续工作InGaAs/InP隐埋异质结激光器

人们对用于1.0～1.7μm波长光纤通信系统光源的以InGaAsP和InGaAs作有源层的半导体激光器已进行了广泛研究。本文报导一种采用分子束外延生长制备的InGaAs/InP隐埋异质结激光器,该激光器的隐埋层是用液相外延生长的。InGaAs/InP隐埋异质结激光器的结构如图1所示。该激光器是以掺Sn(100)InP为衬底,用分子束外延生长:(1) n-InP限制层;(2) 非掺杂(n-型)InGaAs有源层;(3) p-InP限制层。接着用液相外延生长隐埋层(p-InP层和n-InP层),再用分子束外延生长p-InGaAs顶层。在分子束外延生长     

失配异质结构InGaAs/InP的MOCVD生长

基于延展波长(截止波长2.2μm)InGaAs-PIN光电探测器进行了失配异质结构InxGa1-xAs(x=0.72)/InP的MOCVD外延生长研究。采用宽带隙组分梯度渐变的InAlAs作为缓冲层和顶层,通过生长优化,获得了满足器件要求的外延材料。     

128×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

报道了用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制作台面、硫化和聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制备了128×1台面正照射InGaAs探测器阵列.测试了器件的变温I-V、响应光谱和探测率,在278K时平均峰值探测率为1.03×1012cmHz1/2W-1.实现了128元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后,在室温(291K)时成功测出128元响应信号.焦平面响应的不均匀性为18.3%,并对不均匀性产生的原因进行了分析.     

GaAs PHEMT材料中2DEG浓度的控制与测试研究

设计并使用分子束外延(MBE)方法制备了不同帽层厚度、不同掺杂浓度的双平面掺杂GaAs PHEMT外延材料,采用不同工艺手段控制InGaAs沟道异质结界面的平滑程度。采用非接触霍尔方法对样品二维电子气(2DEG)浓度及迁移率进行测试,并用范得堡法对实验结果加以验证。结果表明,平整异质结界面生长技术能有效控制高迁移率2DEG浓度分布;与范德堡法相比,非接触霍尔方法无破坏性、测试结果可靠,该结果可以用来分析多层结构的PHEMT外延材料中InGaAs沟道界面的生长情况。     

InP/InGaAs异质结载流子输运特性的仿真

主要对InP/InGaAs异质结进行数值仿真。考虑到异质结界面存在导带不连续和价带不连续,在流体动力学模型的基础上,采用热电子发射模型和隧穿模型,对异质结的直流特性进行仿真。结果表明,热电子发射效应和隧穿效应对异质结界面载流子的输运有很大影响。仿真结果与实验结果基本一致。     

基于MOCVD的InP/GaAs异质外延生长

使用金属有机物气相沉积方法(MOCVD),在GaAs衬底上生长InP外延层.先在GaAs衬底上生长一层低温InP缓冲层,然后再生长InP外延层.通过比较不同缓冲层生长条件下的外延层晶体质量,发现在生长温度为450℃,厚度约15nm的缓冲层上外延所得到的晶体质量最理想;此外,外延层厚度的增加对其晶体质量有明显改善作用.实验在优化生长条件的同时,也考虑了热退火等辅助工艺,最后所获得的外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)的ω/2θ扫描外延峰半高全宽(FWHM)值为238.5".     

LBIC技术研究InGaAs线列探测器串音及光敏感区

利用激光诱导电流技术研究了InGaAs台面探测器的相邻探测器间的串音和光敏感区。用分子束外延方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP 外延材料，制备了256×1正照射台面InGaAs线列探测器。测试结果表明，InGaAs线列探测器相邻探测器间没有串音，虽然台面结构周围吸收层已被腐蚀，但因为少数载流子的侧向收集，扩大了有效光敏感区。     

Selective growth of InP on patterned,nonplanar InP substrates by low-pressure organometallic vapor phase epitaxy

The effects of indium sources, mask materials and etched mesa profiles on growth mor-phology of Fe-doped semi-insulating InP on patterned, nonplanar InP substrates were studied for low-pressure organometallic vapor phase epitaxy (OMVPE). The presence or absence of polycrystalline InP layers deposited on the mask was found to depend on the indium source but not on the mask material. Trimethylindium was found to be the preferable indium source for prevention of polycrystalline InP deposits on the mask. The etched mesa shape was found to dominate the final geometry of the OMVPE re-grown InP layer. Inclusion of an interfacial layer of 1.16 μm bandgap wavelength InGaAsP between the dielectric mask and InP substrate produces a favorable mesa shape by con-trolling the level of undercut during mesa etching, so as to form a smooth mesa profile. After selective regrowth of InP over the resulting mesa, a planar surface is typically achieved for mesa stripes with a mask overhang length as long as 2.6 μm and a mesa height as high as 4 μm.     

InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管阵列性能一致性研究

InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD)阵列的性能与阵列片内均匀性密切相关.阵列面元的主要结构参数有倍增区厚度、电荷层厚度和掺杂浓度、吸收区的厚度以及器件工作的过偏压.它们的不一致性不仅会造成器件本身性能的差异,还为后续的读出电路带来了巨大的挑战.通过研究APD结构参数变化对其击穿电压(Vbreak)、暗计数率(DCR)和单光子探测效率(PDE)的影响,将APD阵列面元间击穿电压波动控制在±1V以内,使暗计数率和光探测效率的波动小于10％,从而得到不同温度下各个结构参数的最大允许波动值,确定了每个温度下制约器件性能的主要因素,为大规模、高性能盖革模式雪崩光电二极管阵列的材料生长和工艺制备提供了理论依据.     

磷化铟的CH_4／H_2反应离子腐蚀研究

研究了用来制作ＩｎＰ微细结构的反应离子腐蚀（ＲＩＥ）技术，采用ＰＬＡＳＭＡＬａｂμＰＭｏｄｕｌａｒ反应离子腐蚀系统，在ＣＨ４／Ｈ２／Ａｒ环境中，研究了ＩｎＰ的腐蚀速率、表面形貌、剩余损伤层等随反应气体组分、压力等的变化。发现速率随ＣＨ４／Ｈ２比值增大而增大，随工作压强的增大而减小。测得的腐蚀速率很慢：从４ｎｍ／ｍｉｎ到１６ｎｍ／ｍｉｎ，腐蚀图形的方向性好，因而特别适合制作尺寸为微米级的ＩｎＰ微细结构，在ＣＨ４／Ｈ２＝０．１８５时，腐蚀后的表面光亮，腐蚀速率为１４．５ｎｍ／ｍｉｎ，剩余损伤层的厚度约为１５～３０ｎｍ。与参考文献报导不同处是：在腐蚀后较为粗糙的表面上，并不总是富Ｉｎ，有时是富Ｐ。由此提出了平衡腐蚀的概念。     

Interface strain in organometallic vapor phase epitaxy grown InGaAs/InP superlattices

The spatial distribution of strain in organometallic vapor phase epitaxy grown InGaAs/InP superlattice structures has been studied by varying the thicknesses of the InGaAs well and the InP barrier layers and measuring the strain. High resolution x-ray diffraction rocking curves were used to measure the strain from angular separation between the zeroth-order superlattice peak and the substrate (004) peak. The results are consistent with a compressive strain resulting from arsenic carryover into the InP following InGaAs growth. The strain is not localized at the interfaces but extends into the InP barrier layer. The amount of arsenic carryover increases with the growth time of the InGaAs well.     

MOCVD生长InGaAs/InP体材料研究

首先给出在InP衬底上利用MOCVD法生长InP、InGaAs的生长条件，而后分别给出了InP／InP的生长特性，InGaAs／InP的组份控制和生长特性及生长温度对InGaAs特性的影响。     

探测器中扩散结深对光响应度影响的研究

研究了InGaAs/InP PIN探测器中扩散结深对光响应度的影响,对不同扩散条件下的光电探测器进行了对比实验,测量了不同结深下器件的Ⅰ-Ⅴ特性和光响应度.结果表明:扩散结深对器件的Ⅰ-Ⅴ特性影响不大,而对光响应度影响很大,当结深处在InGaAs吸收层上表面时,光响应度最大值出现在波长1.55um处;而当结深进入衬底InP层后,光响应度最大值则出现在波长1um处.另外,在闭管扩散实验中,严格控制温度和扩散时间是控制结深的关键,研究了不同扩散温度和扩散时间下的结深,为器件的制备提供了参考.     

Optical properties of Zn-diffused InP layers for the planar-type InGaAs/InP photodetectors

Zn diffusion into InP was carried out ex-situ using a new Zn diffusion technique with zinc phosphorus particles placed around InP materials as zinc source in a semi-closed chamber formed by a modified diffusion furnace.The optical characteristics of the Zn-diffused InP layer for the planar-type InGaAs/InP PIN photodetectors grown by molecular beam epitaxy (MBE) has been investigated by photoluminescence (PL) measurements.The temperature-dependent PL spectrum of Zn-diffused InP samples at different diffusion temperatures showed that band-to-acceptor transition dominates the PL emission,which indicates that Zn was commendably diffused into InP layer as the acceptor.High quality Zn-diffused InP layer with typically smooth surface was obtained at 580 ℃ for 10 min.Furthermore,more interstitial Zn atoms were activated to act as acceptors after a rapid annealing process.Based on the above Zn-diffusion technique,a 50μm planar-type InGaAs/InP PIN photodector device was fabricated and exhibited a low dark current of 7.73 pA under a reverse bias potential of-5 V and a high breakdown voltage of larger than 41 V (I ＜ 10 μA).In addition,a high responsivity of 0.81 A/W at 1.31 μm and 0.97 A/W at 1.55 μm was obtained in the developed PIN photodetector.