LEC法GaAs中的Si与液封剂B_2O_3,H_2O间的相互作用

本文利用文献报道的LEC法GaAs晶体中的Si,B的红外LVM吸收光谱和SIMS分析数据,作出三条lg[Si]-lg[B]直线,其斜率分别接近于4/3,2/3,1/2.本文结合晶体生长的不同工艺条件试用熔体中Si与B_2O_3,H_2O间的相互作用,解释斜率的差异.     

无孪生磷化铟晶体生长(简报)

磷化铟作为新型化合物半导体材料,已在国内外引起广泛重视。它在微波和光电器件中都能应用,尤其是用它作衬底来生长GaInAsP异质结外延层,制造红外发光二极管、激光器和光雪崩二极管,作为长波长范围的光纤通信中的光源和探测器,已进入实用阶段。因此,生长质量好的InP单晶,便成为一个迫切需要研究的课题。Mullin首先用LEC法,在高压下制备了磷化铟单晶。但是,在其生长过程中,孪晶出现是一个比较突出的问题。许多研究工作者曾为此进行了不少工作,但迄今仍未找到有效防止孪晶出现的途径。我们工作是根据磷化铟生长特点:寻找     

大直径〈100〉InP单晶生长

本文报道了用高压 LEC 法生长出〈100〉、φ50～60mm、重800g 左右的 InP 单晶。并用范德堡法、二探针法及电化学 C—V 法测定了晶体电学性质和载流子浓度分布,并与〈111〉方向生长的同类型晶体进行了比较。证实〈100〉方向生长的 InP 有较好的径向均匀性。电中性元素镓的掺入具有一定的掺杂效应。但由于镓在 InP 中分配系数较高,故仅在晶体上半部有比较明显的作用,而 S、Ga 双掺达一定浓度后可以较好地降低整个晶锭的位错密度。〈100〉方向 InP,孪晶的出现大多数在生长棱上,是由棱上{111}小面发展而成。此外,还讨论了孪晶生长机理。     

重掺 n 型砷化镓杂质效应

砷化镓单晶衬底材料的完整性,是衡量晶体质量的重要参数之一,这对光电器件更有其特殊意义。一般用 LEC 法制备低位错 GaAs 单晶,要使用 Dash 技术和理想的热场,而且成品率较低。利用杂质效应则可在 LEC 法生长掺杂 n 型衬底材料时,较为简便地得到低位错乃至无位错 GaAs 单晶,成品率也有较大提高。在 n 型 GaAs 体单晶中所用的掺杂元素 S、Se、Te,当其浓度超过1×10~(18)/cm~3时,位错密度即开始下降,浓度达3×10~(18)/cm~3时,下降速度加快,当浓度达5×10~(18)/cm~3时,可得到无位错 GaAs 单晶。上述三种元素在 GaAs 中的掺杂效应,掺 S 及 Se要比掺 Te 明显得多。另一方面,由于掺杂浓度高达1—5×10~(18)/cm~3,故晶体中出现了较高浓度的微粒沉淀。经电子衍射花样分析,已证实这些微粒沉淀分别为 GaS、Ga_2Se_3及 Ga_2Te_3。它们的存在可能与其他微缺陷构成了晶格点阵的不规则排列,阻碍了位错的滑移。研究了掺 S—GaAs 晶体的行为。当 S 掺杂量为0.01～0.17%(重量)时,能重复生长载流子浓度为1.6—10×10~(17)/cm~3的晶体。估算了 S 在 LEC 法中的表观分配系数约为2.3×10~(-2)左右。初步考察了载流子浓度 n 与电子迁移率μ之间的关系。当 n≥1.5×10~(18)/cm~3时,电子迁移率μ明显降低,这可能是 GaS 沉淀颗粒为散射中心的结果。用掺 S—GaAs 单晶作为衬底材料制作发光二极管,结果表明发光亮度有较大提高。     

无孪生磷化铟晶体生长

在高压液封切克劳斯基(LEC)方法生长InP晶体过程中,孪晶出现是一个比较突出的问题。但是选择合理的热场、注意液封剂B_2 O_3脱水条件、使用化学配比的InP多晶料,在<111>P面生长方向的情况下,可重现地制备无孪生磷化铟晶体。而且引晶后,晶体放肩斜度与生长轴夹角达25°左右时仍可得完整锭单晶。若上述条件均能同时满足,生长参数相对稳定,则在拉制直径为25—30毫米、重160克左右的晶体时,单晶出现几率大于70％。并用相应的条件生长了直径为35—38毫米、重300—320克的单晶。 上述掺杂晶体代表性电学性质为:掺Sn-InP N_D-N_A=2.5×10~(18)/厘米~3,μ_(300)=1.74×10~3厘米~2/伏·秒。掺Fe-InP p=9×10~7欧姆·厘米。以掺Sn—InP为衬底,制作了双异质结GaInAsP/InP红外发光二极管,初步结果为:当工作电流为100毫安时,输出功率可达0.6毫瓦以上,发射波峰为1.26微米。并对磷化铟单晶进行了光致发光及位错测试。     

高压合成磷化铟

采用高压温度梯度冷凝法,由元素锢和红磷直接合成纯度磷化铟多晶。每次合成1小时,可得多晶300克。典型纯度磷化铟多晶的电学性质为: n_77K=3.79～15×10~15/cm~3 μ_77K=1·94～2.94×10~4cm~2/V·s 硅和硫是合成中引起沾污的主要杂质。化学分析表明:所得多晶组份接近化学配比,能满足用LEC法拉制各种掺杂或不掺杂磷化铟单晶的要求。     

INTERACTION AMONG Si IN LEC GaAs AND B_2O_3 AND H_2O IN THE ENCAPSULANT

本文利用文献报道的LEC法GaAs晶体中的Si,B的红外LVM吸收光谱和SIMS分析数据,作出三条lg[Si]-lg[B]直线,其斜率分别接近于4/3,2/3,1/2.本文结合晶体生长的不同工艺条件试用熔体中Si与B_2O_3,H_2O间的相互作用,解释斜率的差异.     

LEC-InP晶体中的孪晶现象

本文论述了LEC-InP单晶生长过程中出现孪晶现象的机理,实验论证了在大多数情况下孪晶面是由棱上{111}小平面发展而成的。用选择生长方向的方法难以消除此现象,应严格控制多晶原料的质量及B_2O_3中的水含量,并选择最佳的温度分布等生长条件。