用熔体外延法生长的截止波长10μm以上的InAsSb单晶

用熔体外延法,在液相外延系统中,在InAs衬底上成功地生长出了截止波长为11μm的InAsSb单晶.虽然使用液相外延设备,但熔体外延具有不同于液相外延等常规晶体生长方法的创新生长工艺.红外傅里叶光谱测量证明InAsSb材料的截止波长超过10μm.X射线衍射光谱揭示InAsSb外延层具有相当完美的晶体取向结构,且与InAs衬底取向一致,均为(100)方向.霍尔测量结果给出295K下,InAsSb的电子迁移率为4.75×104cm2/Vs,截流子浓度为3.61×1016cm-3;77K下电子迁移率为2.86×104cm2/Vs,载流子浓度为1.50×1016cm-3.数据显示这种材料具有研制新型探测器的良好前景.     

高质量InSb薄膜的MBE同质和异质外延生长

InSb是3~5 μm中波红外波段具有重要研究意义的材料。本文以单位内部生产的InSb(100)衬底为基础,通过摸索InSb(100)衬底的脱氧、生长温度和V/III束流比,获得了高质量的InSb同质外延样品,1.5 μm样品的表面粗糙度RMS≈0.3 nm(10 μm×10 μm),FWHM≈7 arcsec;采用相同的生长温度和V/III束流比并采用原子层外延缓冲层的方法在GaAs(100)衬底上异质外延生长本征InSb层,获得了较高质量的异质外延InSb样品,1.5 μm样品的室温电子迁移率高达6.06×104cm2 V-1s-1,3 μm的样品最好的FWHM低至126 arcsec。InSb材料的同质和异质外延优化生长可为高温工作掺Al的InSb器件结构的优化生长提供重要参考依据。     

调制掺杂对AlGaN/GaN HEMT材料电学性能的影响

利用范德堡Hall方法和汞探针C-V方法,研究了不同Si调制掺杂浓度对AlGaN/GaN HEMT材料电学性质的影响.发现si掺杂可以改善材料电学性能,二维电子气(2DEG)面密度和方块电阻(ns×μ)可以通过si调制掺杂精确控制.当Si掺杂浓度为3×10(18)cm-3时,得到了最低的方块电阻360Ω/□.尽管受到高浓度电子和离化杂质对二维电子气的散射影响,迁移率仍可达1220cm2/(V·s).分析了范德堡Hall方法和汞探针C-V方法的差别,同时测得材料的阈值电压也在合理范围.     

重碳掺杂p型GaAsSb的GSMBE生长及其特性

以四溴化碳(CBr4)作为碳掺杂源,采用气态源分子束外延(GSMBE)技术生长了InP衬底上晶格匹配的重碳掺杂p型GaAsSb材料.通过改变CBr4压力,研究了掺杂浓度在(1～20)×1019cm-3范围内的掺杂特性,得到的最大掺杂浓度为2.025×1020cm-3,相应的空穴迁移率为20.4cm2/(V·s).研究了不同生长温度对掺碳GaAsSb外延层组分、晶格质量和表面粗糙度的影响,结果表明480℃是生长优良晶格质量的最优温度.     

重碳掺杂p型GaAsSb的GSMBE生长及其特性

以四溴化碳(CBr4)作为碳掺杂源,采用气态源分子束外延(GSMBE)技术生长了InP衬底上晶格匹配的重碳掺杂p型GaAsSb材料.通过改变CBr4压力,研究了掺杂浓度在(1～20)×1019cm-3范围内的掺杂特性,得到的最大掺杂浓度为2.025×1020cm-3,相应的空穴迁移率为20.4cm2/(V·s).研究了不同生长温度对掺碳GaAsSb外延层组分、晶格质量和表面粗糙度的影响,结果表明480℃是生长优良晶格质量的最优温度.     

6英寸硅基GaN HEMT外延材料的制备

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,在6英寸(1英寸=2.54 cm)Si(111)衬底上,使用多层不同Al摩尔组分的AlGaN插入层技术,成功生长出厚度为2.9 μm无裂纹(扣除边缘2mm)的GaN外延层,解决了大尺寸外延片的翘曲度问题,并在此基础上生长了全结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)外延片.采用X射线双晶衍射对外延材料结构进行了表征.Hall测试结果表明,HEMT外延材料的迁移率为2 080 cm2/(V·s),方块电阻为279.8 Ω/□,电荷面密度为1.07×1013 cm-2.采用喇曼光谱仪对GaN的应力进行了表征,GaN的喇曼E2(h)峰位于567.02 cm-1,表面受到的张应力为0.170 6 GPa,由于GaN外延层受到的张应力很小,说明插入多层AlGaN后应力已经释放.汞探针C-V测试二维电子气浓度较Hall测试结果偏低,可能是在C-V测试时肖特基势垒接触会降低载流子浓度.     

650～700℃ LPE生长三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As/(100)Inp

首先用正规溶液模型,在650～700℃间计算了In_(0.53)Ga_(0.47)As的液相组分。通过实验调整,在653℃、684℃和701℃LPE生长了与(100)InP衬底晶格匹配的非故意掺杂三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As,并测量了其外延层的载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。684℃生长的外延层具有光滑的表面彤貌,室温下其载流子浓度为3.7×10~(15)cm~(-3),霍尔迁移率为9.07×10~3cm~2/v·s,电阻率为0.19Ω—cm。     

蓝宝石衬底上单晶InN外延膜的RF-MBE生长

采用低温氮化铟(InN)缓冲层,利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE)方法在蓝宝石衬底上获得了晶体质量较好的单晶InN外延膜.用光学显微镜观察所外延的InN单晶薄膜,表面无铟滴.InN(0002)双晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为14′;用原子力显微镜测得的表面平均粗糙度为3.3nm;Hall测量表明InN外延膜的室温背景电子浓度为3.3×1018cm-3,相应的电子迁移率为262cm2/(V·s).     

RF-MBE生长AlN/GaN超晶格结构二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术(RF-MBE)在c面蓝宝石衬底上外延了高质量的GaN膜以及AlN/GaN超晶格结构极化感应二维电子气材料.所获得的掺Si的GaN膜室温电子浓度为2.2×1018cm-3,相应的电子迁移率为221cm2/(V*s);1μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线衍射摇摆曲线半高宽(FWHM)为7′;极化感应产生的二维电子气室温电子迁移率达到1086cm2/(V*s),相应的二维电子气面密度为7.5×1012cm-2.     

RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为10 35 cm2 /(V·s) ,二维电子气浓度为1.0×10 1 3cm- 2 ,77K迁移率为2 6 5 3cm2 /(V·s) ,二维电子气浓度为9.6×10 1 2 cm- 2 的Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm )的室温非本征跨导为186 m S/m m,最大漏极饱和电流密度为92 5 m A/m m,特征频率为18.8GHz.     

分子束外延AlGaN/GaN异质结场效应晶体管材料

用自组装的氨源分子束外延 (NH3-MBE)系统和射频等离子体辅助分子束外延 (PA-MBE)系统在 C面蓝宝石衬底上外延了优质 Ga N以及 Al Ga N/Ga N二维电子气材料。Ga N膜 (1 .2 μm厚 )室温电子迁移率达3 0 0 cm2 /V· s,背景电子浓度低至 2× 1 0 1 7cm- 3。双晶 X射线衍射 (0 0 0 2 )摇摆曲线半高宽为 6arcmin。 Al Ga N/Ga N二维电子气材料最高的室温和 77K二维电子气电子迁移率分别为 73 0 cm2 /V·s和 1 2 0 0 cm2 /V· s,相应的电子面密度分别是 7.6× 1 0 1 2 cm- 2和 7.1× 1 0 1 2 cm- 2 ;用所外延的 Al Ga N/Ga N二维电子气材料制备出了性能良好的 Al Ga N/Ga N HFET(异质结场效应晶体管 ) ,室温跨导为 5 0 m S/mm(栅长 1 μm) ,截止频率达 1 3 GHz(栅长 0 .5μm)。该器件在 3 0 0°C出现明显的并联电导 ,这可能是材料中的深中心在高温被激活所致     

水平法生长GaSb单晶的研究

本文采用独特的工艺和装置,用水平法研制GaSb单晶.已获得不掺杂p型晶体,室温下其载流子浓度和迁移率分别为1.0～1.7×10~(17)cm~(-3)和630～780cm~2/V·s;渗Te的n型单晶两者分别为1.4×10~(18)cm~(-3)和2690cm~2/V·s,成晶率大于50%.本文还探讨了研制过程中存在的几个问题.     

一种汽相外延Ga_xIn_(1-x)As的技术

本文描述了一种汽相外延Ga_xIn_(1-x)As的技术:在AsCl_3/Ga/In/H_2体系中,采用Ga/In合金源汽相生长Ga_xIn_1As。该方法具有外延层组分重复可控、均匀性好的特点;且易于获得高纯外延Ga_xIn_(1-xAs层。外延Ga_(0.47)In_(0.53)As电学参数最佳值已达:n300K=1.2×10~(15)cm~(-3),μ300K=9580cm~2/V·s;n77K=1.1×10~(15)cm~(-3),μ77K=3.82×10~4cm~2/V·s。     

含有Al组分阶变AlGaN过渡层的Si基AlGaN/GaN HEMT

采用一个AlN缓冲层和两个Al组分阶变的AlGaN过渡层作为中间层,在76.2mm Si衬底上外延生长出1.7μm厚无裂纹AlGaN/GaN异质结材料,利用原子力显微镜、X射线衍射、Hall效应测量和CV测量等手段对材料的结构特性和电学性能进行了表征。材料表面平整光滑,晶体质量和电学性能良好,2DEG面密度为1.12×1013cm-2,迁移率为1 208cm2/(V.s)。由该材料研制的栅长为1μm的AlGaN/GaN HEMT器件,电流增益截止频率fT达到10.4GHz,这些结果表明组分阶变AlGaN过渡层技术可用于实现高性能Si基GaN HEMT。     

液封合成与切氏法生长InP单晶

——本文介绍一种制备InP单晶的新工艺.工艺特点是实验周期短和沾污少.晶体电学参数已达到N_D-N_A=4.53×10~(15)cm~(-3)和μ_(77K)=29920cm~2/V·s.(111)In面的位错密度为10~3～10~4cm~(-2).单晶锭重约200克.在掺Sn-InP衬底上汽相外延生长的InP层用于制做体效应器件,在58.3GHz下有120mW的输出功率和2.08%的效率.     

Si~+注入GaAs红外快速退火实验研究

本文研究了GaAs MESFET有源层和n~+层Si~+注入的红外快速退火行为。用该技术获得的有源层和n~+层的载流子浓度与迁移率分别为1～2×10~(17)cm~3和3000～3500cm~2/V·s以及1～2×10~(18)cm~(-3)和1500cm~2/V·s,制成的单栅FET每毫米栅宽跨导为120mS,在4GHz下,NF=1.1dBGa=12.5dB。实验证实了快速退火比常规炉子热退火具有注入杂质再分布效应弱和对衬底材料热稳定性要求低的优点。对两种退火的差别在文中也作了讨论。     

大直径半绝缘4H-SiC单晶生长及表征

采用升华法稳定地生长出7.62 cm半绝缘4H-SiC单晶。通过优化钒掺杂工艺获得了均匀分布的电阻率1011Ω·cm。用激光拉曼光谱仪对晶片进行扫描,结果表明SiC单晶晶型为4H晶型。半绝缘4H-SiC单晶微管密度最好结果小于2 cm-2。用高分辨X射线衍射术表征了7.62 cm 4H-SiC单晶衬底片的结晶质量,（0004）衍射摇摆曲线半峰宽为40＂,说明晶体结晶性较好。     

中频脉冲溅射制备绒面ZnO透明导电薄膜

采用中频脉冲磁控溅射系统制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜。电阻率为5.57×10-4Ω·cm,载流子浓度2.2×1020cm-3,霍尔迁移率40.1cm2/V·s,可见光范围内(400～800nm)的平均透过率大于85%。用酸腐蚀的方法可以获得绒面效果。分析了气压和温度对绒面结构的影响,获得了适合薄膜太阳能电池要求的绒面ZnO透明导电薄膜。     

Investigations of 3C-SiC inclusions in 4H-SiC epilayers on 4H-SiC single crystal substrates

Synchrotron white beam x-ray topography (SWBXT) and Nomarski optical microscopy (NOM) have been used to characterize 4H-SiC epilayers and to study the character of triangular inclusions therein. 4H-SiC substrates misoriented by a range of angles from (0001), as well as (1 100) and (1120) oriented substrates were used. For epilayers grown on substrates misoriented by 3.5° from (0001) toward <1120>, the triangular inclusions were identified as consisting of two 3C-SiC structural configurations which are related to each other by a 180° rotation about the [111] axis. The epitaxial relationships between the 3C inclusions and the 4H-SiC epilayers (or substrates) were also determined. No evidence was found for the nucleation of 3C-SiC inclusions at superscrew dislocations (along the [0001] axis) in the 4H-SiC substrates. Increasing the off-axis angle of the substrates from 3.5 to 6.5° was found to greatly suppress the formation of the triangular inclusions. In the case of substrates misoriented by 8.0° from (0001) toward <1120>, the triangular inclusions were virtually eliminated. The crystalline quality of 4H-SiC epilayers grown on the substrates misoriented by 8.0° from (0001) was very good. For the (1100) and (1120) samples, there is no indication of 3C-SiC inclusions in the epilayers. Possible formation mechanisms and the morphology of 3C-SiC inclusions are discussed.     

4500V碳化硅肖特基二极管研究

设计了一种阻断电压4 500V的碳化硅(SiC)结势垒肖特基(JBS)二极管。采用有限元仿真的方法对器件的外延掺杂浓度和厚度以及终端保护效率进行了优化。器件采用50μm厚、掺杂浓度为1.2×1015cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。正向电压4V下导通电流密度为80A/cm2。