Ga/AsCl_3/H_2系统VPEGaAs的等电子掺杂研究

本文用双室Ga/AsCl_3/H_2开管系统实现了各种等电子掺杂浓度的GaAs汽相外延,并首次对此进行了较为详细的动力学理论和实验研究。对少量的In在GaAs外延层中的行为及其机理进行了初步探讨,提出了等电子掺杂使位错线附近In杂质凝聚,导致外延层中位错密度减小的观点,通过等电子掺杂技术,与相同工艺条件下的普通外延层相比,其迁移率提高60％,位错密度下降1/2,杂质含量和深能级信号明显减少。以此为缓冲层,制备的Si/n~-/n/n~+多层结构GaAs材料,用于高频低噪声场效应器件,夹断干脆,饱和特性好,单位栅宽跨导提高20％。     

砷化镓低温气相外延的研究

本文研究了GaAs低温气相外延过程和评价了外延层的质量。对低温外延时的表面形貌,生长速率,剩余杂质浓度,电子迁移率,深能级杂质和纵向浓度分布进行了讨论,并与高温外延进行了比较。结果表明,低温外延是制备较高质量外延层的一种可取方法。     

在混合气体下砷化镓的液相外延生长

在一钯扩散的氢和砷蒸汽混合气流下进行了砷化镓的液相外延生长。发现在混合气流下的液相外延对于制备高质量的接近化学计量组份的砷化镓外延层是有效的。采用混合气流获得的未掺杂外延层的载流子浓度和77°K 时迁移率分别为10~(12)厘米~(-3)的数量级和170,000厘米~2/伏·秒。在混合气流下生长的外延层的杂质浓度比起在氢气流下生长的大约少5～10倍。室温下的光电容测量表明,外延层中有1.36微米的深能级。这可能与砷空位或铜占据砷空位有关。     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

Si1-xGex∶C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法，在Si(100)衬底上生长Si1-xGex∶C合金作为缓冲层，继而外延生长了Ge晶体薄膜. 根据AES测量结果可以认为，缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4, C2H4反应而生成的Si1-xGex∶C外延层和由Si1-xGex∶C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层. 缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一，其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度，且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0E19cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

利用双低温缓冲层和插入应变超晶格技术制备高质量InP-on-GaAs复合衬底的MOCVD生长

提出一种结合双低温缓冲层和应变超晶格优势的高质量InP-on-GaAs复合衬底制备技术．研究发现LT-InP/LT-GaAs的双低温缓冲层比单一低温InP缓冲层的聚集应变的效果更为显著．并且,双低温缓冲层中的低温GaAs层存在一个最优生长厚度．当低温InP生长厚度一定,低温GaAs层的生长厚度达到优化生长厚度时,LT-InP/LT-GaAs双低温缓冲层能达到调节应变的最佳状态．最后,通过插入InGaP/lnP应变超晶格,并且优化其在外延层中的插入位置．得到了高质量的InP-on-GaAs的复合衬底,2μm厚的lnP外延层XRD-ω/2θ扫描的半高宽小于200．     

利用双低温缓冲层和插入应变超晶格技术制备高质量InP-on-GaAs复合衬底的MOCVD生长

提出一种结合双低温缓冲层和应变超晶格优势的高质量InP-on-GaAs复合衬底制备技术. 研究发现LT-InP/LT-GaAs的双低温缓冲层比单一低温InP缓冲层的聚集应变的效果更为显著. 并且,双低温缓冲层中的低温GaAs层存在一个最优生长厚度. 当低温InP生长厚度一定,低温GaAs层的生长厚度达到优化生长厚度时,LT-InP/LT-GaAs双低温缓冲层能达到调节应变的最佳状态. 最后,通过插入InGaP/InP应变超晶格,并且优化其在外延层中的插入位置,得到了高质量的InP-on-GaAs的复合衬底,2μm厚的InP外延层XRD-ω/2θ扫描的半高宽小于200" .     

用X射线衍射研究缓冲层对GaInAs材料的影响

用分子束外延方法制备了具有GaInAs组分渐变缓冲层和不具有GaInAs组分渐变缓冲层的Ga0.9In0.1As/GaAs结构的外延材料。利用高分辨率X射线衍射法(HRXRD)对制备的两种样品分别进行了测试分析。实验结果表明,GaInAs组分渐变缓冲层对外延生长在GaAs衬底上的Ga0.9In0.1As外延材料的晶体质量具有显著的改善作用,极大降低了由于外延层与衬底晶格不匹配所带来的影响。从X射线倒易空间衍射(RSM)二维图谱结果来看,具有GaInAs组分渐变缓冲层结构的样品,其Ga0.9In0.1As外延层与GaInAs组分渐变缓冲层接近完全弛豫,Ga0.9In0.1As外延层的应变降低,表面残留应力小于0.06%,同时,GaAs衬底与Ga0.9In0.1As外延层之间的偏移夹角明显变小。     

用深能级瞬态谱法测量GaAS MESFET中的深能级

本文介绍了用深能级瞬态谱(DLTS)法测量GaAs MESFET的深能级杂质和缺陷。在有源层中一般没有测到深能级杂质和缺陷,但在有源层与缓冲层界面附近测到了多个空穴陷阱和电子陷阱。其中空穴陷阱的能级有0.41eV、0.53eV、0.68eV、0.91eV;电子陷阱的能级有0.30eV、0.44eV、0.84eV。并对部分陷阱的性质作了初步的讨论。     

FW—1型分子束外延装置研制

一、引言半导体技术支撑和推动着现代电子学的高速度发展。由于直接用“拉单晶”生长出来的半导体材料在纯度、电阻率和掺入杂质的种类等工艺参数不能很好地满足器件制造的需要,而是需要在几个μm厚的各种掺杂的多层结构材料。这种薄的多层结构只能用外延的方法来制备。所以晶体的外延生长是半导体技术中最基本和最重要的工艺技术。     

基于异变缓冲层与应变层超晶格的InP/GaAs异质外延

利用低压金属有机化学气相沉积技术, 开展InP/GaAs异质外延实验。由450 ℃生长的低温GaAs层与超薄低温InP层组成双异变缓冲层, 并进一步在正常InP外延层中插入In1-xGaxP/InP(x=7.4%)应变层超晶格。在不同低温GaAs缓冲层厚度、应变层超晶格插入位置及应变层超晶格周期数等条件下, 详细比较了InP外延层(004)晶面的X射线衍射谱, 还尝试插入双应变层超晶格。实验中, 1.2 μm和2.5 μm厚InP外延层的ω扫描曲线半峰全宽仅370 arcsec和219 arcsec; 在2.5 μm厚InP层上生长了10周期In0.53Ga0.47As/InP 多量子阱, 室温PL谱峰值波长位于1625 nm, 半峰全宽为60 meV。实验结果表明, 该异质外延方案有可能成为实现InP-GaAs单片光电子集成的一种有效途径。     

砷化镓多层外延及其在场效应晶体管上的应用

用三个料瓶的 Ga-AsCl_3-H_2外延系统,在掺铬 GaAs 半绝缘衬底上成功地连续生长了缓冲层(n~-)、有源层(n)的 GaAs 外延结构。缓冲层(n~-)的室温迁移率在6000厘米~2/伏·秒左右,有源层的室温迁移率在4500厘米~2/伏·秒左右。用这种结构的外延片制备的 GaAs 低噪声场效应晶体管,在6千兆赫下,噪声系数(N_F)可达2.7分贝,增益可达9分贝;在12千兆赫下,N_F 为3.68分贝,增益为4.8分贝;制备的功率器件,在6千兆赫下输出功率可达550毫瓦,增益4分贝左右。使用这种系统还试验生长了欧姆接触层(n~+)-有源层(n)-缓冲层(n~-)结构的外延材料,在器件制备上已初步看到 n~+-n-n~-结构比 n-n~-结构有更好的效果。     

用于FET器件的GaAs高阻汽相外延层的杂质鉴别

采用 Ga/AsCl_3/H_2汽相外延在掺杂半绝缘衬底上生长 FET 的缓冲层。用霍耳、光霍尔、阴极荧光以及新的深能级瞬态电流法(DLTS)研究了缓冲层的双层结构。此双层结构由上层的高纯 n~-层(10~(13)≤n≤10~(15)cm~(-3);70000≤μ≤150000cm~2V~(-1)s~(-1))和下边的高阻补偿区两个部分组成。采用电解质-GaAs 接触,观察到 p 型界面。迁移率分布与界面和衬底的碳和铬(可能还有铁)的外扩散有关。并由此提出补偿模型。     

高电子迁移率晶体管材料结构的制备及分析

针对高电子迁移率晶体管(HEMT)器件,分析了双δ掺杂 GaAs HEMT的结构组成,基于固源分子束外延方法制备了双δ掺杂 GaAs HEMT的缓冲层、沟道层、平面掺杂层和隔离层等多层材料结构。采用 X-ray射线衍射、透射电镜研究了多层材料的结构。范德堡霍尔测试结果表明, HEMT的2DEG测试浓度为1.82×1012 cm-3,电子迁移率大于6520 cm2·V-1·s-1。     

液相外延生长准三元InP缓冲层位错密度降低的研究

本文报道了在InP衬底上,生长应变等电子掺杂的缓冲层位错密度的降低。     

Al掺杂4H-SiC同质外延的缓冲层

利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线双晶衍射谱(XRD)和光致发光谱(PL)对在4H-SiC单晶衬底上采用CVD同质外延的4H-SiC单晶薄膜的特性进行研究,发现外延层有很好的晶格结构和完整性。由于Al原位掺杂引起的晶格失配和衬底和外延的晶向偏离,在样品的衬底和外延的界面出现了约1μm的缓冲层,使得XRD摇摆曲线距主峰左侧约41arcs出现了强衍射峰。缓冲层中存在大量的堆垛缺陷和位错,引入缺陷能级,使室温PL测试为"绿带"发光。通过PL全片扫描发现缓冲层在整个样品中普遍存在且分布均匀。     

非极性a面n-AlGaN外延层的生长与表征

采用金属有机化学气相沉积技术,在半极性蓝宝石衬底上成功生长了具有高电子浓度和良好表面形貌的Si掺杂的非极性a面n-AlGaN外延层。深入研究了铟（In）表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层对n-AlGaN的结构特征和电学性能的影响。表征结果表明,利用In表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层,非极性a面n-AlGaN外延层的晶体质量的各向异性被有效地抑制,同时显著改善了其表面形貌和电学性能。测得非极性a面n-AlGaN的电子浓度及电子迁移率分别为-4.8×10¹⁷ cm^-3和3.42 cm²/（V·s）。     

砷化镓场效应晶体管掺铁外延层的生长

采用Ga/AsCl_3/N_2汽相系统和一种新掺杂法生长了掺铁砷化镓外延层。将掺铁层作为场效应晶体管外延层的缓冲层,并对其特性进行了研究。发现外延层中铁的浓度和掺铁气体(FeCl_2)的蒸气压成正比。可制备出电阻率高达10~4欧姆·厘米以上的外延层,而不增加晶体缺陷和除铁以外的其它杂质。观察到通过在有源层与衬底之间嵌入掺铁缓冲层而改进了掺铬衬底上亚微米有源层的电特性。     

硅衬底上锗外延层的生长北大核心CSCD

利用超高真空化学气相沉积系统,基于低温Ge缓冲层技术,研究了Si衬底上高质量Ge外延层的生长。结果表明,低温Ge缓冲层的表面起伏较大,降低生长温度并不能抑制三维岛状生长。然而,低温Ge缓冲层的压应变几乎被完全弛豫,应变弛豫度达到90%以上。在90 nm低温Ge缓冲层上生长的210 nm高温Ge外延层,表面粗糙度仅为1.2 nm。Ge外延层X射线双晶衍射峰的峰形对称,峰值半高宽约为460 arcsec,无明显的Si-Ge互扩散。湿法化学腐蚀部份Ge外延层,测量位错密度约为5×10~5cm^(-2)。