Ф100mm掺硫InP单晶生长研究

InP以其众多的优越特性使之在许多高技术领域有广泛应用.掺硫n型InP材料用于激光器、LED、光放大器、光纤通信等光电领域.为了降低成本和适应新型器件制造的要求,本文进行了直径100mm掺硫InP单晶生长和性质研究.首先解决了大容量直接合成技术,其次解决了大直径单晶生长的关键技术,保证了一定的成晶率.采用降低温度梯度等措施,降低位错密度,提高晶体完整性.制备出100mm掺硫InP整锭〈100〉InP单晶和单晶片.经过测试其平均EPD小于5×104cm-2,载流子浓度大于3×1018cm-3.本文还对影响材料成晶的放肩角进行了研究,一般生长大直径单晶采用大于70.或平放肩技术都可以有效地避免孪晶的产生.     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

大直径InP单晶生长研究

生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶的产生一直是InP单晶生长技术的研究重点.通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程中的几个重要因素包括加热器和保温系统、掺杂剂、坩埚和生长参数等的分析,设计了合适的热场系统和生长条件,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计并制造的高压单晶炉内首先将In和P进行合成,然后采用后加热器加热、坩埚随动等技术重复生长了直径为100～142 mm的大直径InP单晶.讨论了关于避免孪晶产生的关键技术,所提到的条件都得到优化后,单晶率就会大幅上升.     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

掺Sn-InP单晶的制备(摘要)

由于InP单晶材料在微波器件和光电器件等方面的应用,使InP单晶得到迅速的发展。英国MR公司利用LEC方法已生产出φ80mm,重3Kg的InP单晶。yasuo Seki等人利用杂质钉扎效应已拉出重掺(Zn,s)低位错和无位错InP单晶。国内近几年,在多晶合成和单晶制备等方面也取得较大进展。本实验采用L4316Ⅱ/ZF型高压单晶炉,对掺Sn-InP单晶进行了研制。在φ60mm的石英坩埚中,装100—130克InP多晶和45克B_2O_3,掺0.1%重量的Sn。拉晶时炉内压力     

100 mm直径低位错密度InSb单晶生长研究

InSb是一种重要的中波红外探测器材料。为了满足更大规模、更高质量红外焦平面探测器的发展要求,对100 mm直径低位错密度InSb单晶的生长进行了研究。通过改良生长方法、优化籽晶、改进缩颈工艺、优化热场,最终获得位错密度小于等于100 cm-2、直径大于等于100 mm的大尺寸低位错密度InSb晶体。晶体沿晶棒从头到尾部的位错密度分布均匀,可用率高,能够满足大规模高质量红外焦平面探测器的使用需求。     

VB-GaAs单晶生长技术

半导体GaAs单晶材料通常用于制作激光二极管和高亮度发光二极管.对于激光二极管而言,特别需要低位错材料.简要阐述了垂直布里奇曼(VB)法生长GaAs单晶材料的动力学原理及VB-GaAs单晶的生长技术.本技术可实现低位错GaAs单晶材料的生长,拉制的50 mm掺硅GaAs单晶的平均位错密度为500 cm-2,最大为1000 cm-2.     

InP籽晶表面处理的装置设计与工艺优化

为改善InP籽晶表面洁净度,保证InP材料生长时的电学参数并减小引晶阶段孪晶形成概率,设计了InP籽晶表面处理装置.该装置采用动态方式对籽晶表面进行处理,采用原子力显微镜扫描处理后籽晶的表面形貌,结果显示籽晶表面无杂质和沾污.通过在晶体引晶部位的不同位置取样进行霍尔测试.测试结果显示,用常规静态方式和动态方式处理的籽晶,其生长出晶体引晶部分的样品的平均迁移率分别约为4 100 cm2/(V·s)和4 600 cm2/(V·s),平均载流子浓度分别约为7×1015 cm-3和4×1015 cm-3.通过该装置及工艺处理的籽晶,表面被处理得彻底、无沾污,容易生长出电学参数优异的晶体.     

高电子迁移率InP/InP外延材料的MBE生长

采用固态磷源分子束外延技术在InP(100)衬底上生长了高质量的InP外延材料.实验结果表明InP/InP外延材料的电学性质与诸多生长参数密切相关.根据霍耳测量结果,对生长条件和实验参数进行了优化,在生长温度为370℃,磷裂解温度为850℃,生长速率为0.791μm/h和束流比为2.5的条件下,获得了厚度为2.35μm的InP/InP外延材料.在77K温度下,电子浓度为1.55×1015cm-3,电子迁移率达到4.57×104cm2/(V·s).