化学气相传输法大尺寸ZnO单晶生长模式控制

借助传输剂的作用,化学气相传输法(CVT)ZnO单晶生长过程具有足够高的组分过饱和蒸气压,因而具有很强的生长驱动力.控制单晶的成核和生长模式成为获得大尺寸ZnO单晶的关键.对不同条件下CVT法ZnO单晶生长的实验现象、晶体表面形貌和晶体质量进行了研究分析,给出了晶体生长模式与生长温度、化学配比等条件的关系.并在此基础上实现了ZnO单晶的二维成核生长模式的控制,获得厚度均匀、单一晶向的高质量大尺寸ZnO单晶.     

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.     

物理气相传输法生长大尺寸AlN晶体及其性质表征

利用物理气相传输法生长了直径40～50 mm、厚约8～10 mm的AlN多晶锭,最大晶粒尺寸为5 mm.用喇曼散射和阴极荧光谱研究了AlN晶体的结晶质量、缺陷和结构特性.分析了不同温度下AlN晶体的导电特性,并确定在AlN晶体中存在一个激活能约为0.98eV的深能级缺陷.结合这些结果分析了PVT法生长条件对AlN体单晶生长和晶体质量的影响.     

面向MOCVD生长InAs/GaSb超晶格红外探测的InAs衬底表面制备

采用全反射X射线荧光光谱（total reflection X-ray fluorescence,TXRF）和X射线光电子能谱（X-ray photo-electron spectroscopy,XPS）检测方法研究InAs衬底化学机械抛光后经过不同湿法化学溶液联合作用后衬底表面的金属杂质残留浓度和氧化物组分的变化。湿法化学清洗后的InAs表面检测到金属杂质Si,K和Ca,它们的浓度随溶液组合的变化而变化。金属杂质残留浓度较高的InAs衬底表面同时也测得较多粒径为80 nm的颗粒。提出了一种行之有效的InAs衬底湿化学清洗方法,可制备出金属杂质残留少、颗粒少、氧化层薄InAs衬底表面,此表面有利于MOCVD方法生长高质量InAs/GaSb超晶格红外探测器外延。     

硫化铵钝化锑化镓表面的化学与电学性质研究

本文利用X射线光电子能谱（XPS）,飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和电流-电压特性（I-V）对不同硫化铵溶液（(NH4)2S）钝化后的锑化镓（GaSb）表面化学性质进行了研究。通过对比,发现中性(NH4)2S S溶液对GaSb表面的钝化能力要优于纯(NH4)2S溶液和碱性(NH4)2S S溶液。碱性(NH4)2S S溶液在有效去除GaSb表面氧化物的同时形成硫化物产物以改善器件性能。TOF-SIMS测试结果从另一方面证实纯(NH4)2S溶液钝化也会形成硫化物产物,但该产物在纯(NH4)2S溶液中是可溶的,以至于很难稳定地存在。3D光学轮廓仪测试结果显示中性(NH4)2S S溶液钝化的GaSb表面具有最低的粗糙度。I-V测试结果表明中性(NH4)2S S溶液钝化能显著提高GaSb基肖特基二极管的电学性能。综上所述,中性(NH4)2S S溶液的钝化效果在改进GaSb表面性质方面具有最优的结果。     

AlN单晶的位错腐蚀和红外吸收分析

The defects and the lattice perfection of an AlN（0001） single crystal grown by the physical vapor trans-port（PVT） method were investigated by wet etching, X-ray diffraction（XRD）, and infrared absorption, respectively.A regular hexagonal etch pit density（EPD） of about 4000 cm-2 is observed on the（0001） Al surface of an AlN single crystal.The EPD exhibits a line array along the slip direction of the wurtzite structure, indicating a quite large thermal stress born by the crystal in the growth process.The XRD full width at half maximum（FWHM） of the single crystal is 35 arcsec, suggesting a good lattice perfection.Pronounced infrared absorption peaks are observed at wave numbers of 1790, 1850, 2000, and 3000 cm-1, respectively.These absorptions might relate to impurities O, C, Si and their complexes in AlN single crystals.     

铟掺杂ZnO体单晶的生长及其性质

研究了In掺杂n型zno体单晶的化学气相传输法生长和材料性质.利用霍尔效应、x射线光电子能谱、光吸收谱、喇曼散射、阴极荧光谱等手段对晶体的特性和缺陷进行r分析.掺In后容易获得浓度为1018～lO19cm-3的n型ZnO单晶,掺人杂质的激活效率很高.随着掺杂浓度的提高,znO单晶的带边吸收和电学性质等发生明显的变化.分析了掺In-ZnO单晶的缺陷及其对材料性质的影响.     

磷扩散氧化锌单晶的性质

分别在550和800℃对CVT方法生长的非掺ZnO单品进行闭管磷扩散.通过Hall测试、X射线光电子谱(XPS)、光致发光(PL)以及喇曼散射对扩散后的样品进行测试分析.发现扩散掺杂后的ZnO单晶仍显示n型导电性,自由电子浓度比非掺样品增高,在800℃扩散后尤为明显.PL测试结果表明,掺杂样品在420～550nm范围的可见光发射与缺陷有关.XPS测试表明:在550℃掺杂,P原子更易代替Zn位;在800℃扩散时,P未占据Zn位,而似乎占据了O位.最终在磷扩散后的ZnO单晶中形成了高浓度的浅施主缺陷,造成了自由电子的显著增加.     

VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝同法(VGF法)生长的掺Si低阻GaAs单品材料的晶格缺陷和性质,并将VGF法和LEC法生长的非掺半绝缘GaAs单晶进行了比较.利用A-B腐蚀显微方法比较了两种材料中的微沉积缺陷,对其形成原因进行了分析.利用荧光光谱研究了掺Si-GaAs单晶中Si原子和B原子的占位情况和复合体缺陷.Hall测量结果表明,掺Si低阻VGF-GaAs单晶中存在很强的Si自补偿效应,造成掺杂效率降低.VGF-GaAs单品生长过程中高的Si掺杂浓度造成晶体中产生大量杂质沉积,而杂质B的存在加重了这种现象.对降低缺陷密度,提高掺杂效率的途径进行了分析.     

高温退火处理提高半绝缘VGF-GaAs单晶的电学性能

垂直梯度凝固法(VGF)生长的低位错半绝缘(SI)GaAs单晶存在电阻率和迁移率低、电学补偿度小、均匀性差等问题.在3种不同温度条件下,对VGF-SI-GaAs晶片进行了加As压的闭管退火处理.结果表明,经过1160℃/12h的高温退火处理后,VGF-SI-GaAs单晶的电阻率、迁移率和均匀性均得到了显著提高.利用Hall、热激电流谱(TSC)、红外吸收法分别测试分析了原生和退火VGF-SI-GaAs单晶样品的电学性质、深能级缺陷、EL2浓度和C浓度,并与常规液封直拉法(LEC)SI-GaAs单晶样品进行了比较.原生VGF-SI-GaAs单晶巾的EL2浓度明显低于LEC-SI-GaAs单晶,经过退火处理后其EL2浓度显著增加,电学补偿增强,而且能级较浅的一些缺陷的浓度降低,因而有效提高了其电学性能.