砷化镓材料的发展与前景

综述了世界GaAs材料的生长技术发展状况、生产状况、应用和市场状况及发展趋势。     

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单晶中的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.     

VGF法生长6英寸Ge单晶中热应力的数值模拟优化

VGF技术生长单晶时温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一。采用数值模拟研究了VGF法6英寸低位错Ge单晶的生长,结果表明在采用自主研发的VGF炉生长6英寸Ge单晶时,晶体生长过程中晶体与熔体中均具有较低的温度梯度(这里的温度梯度是指的界面附近的温度梯度),尤其当晶体生长进入等径生长阶段后,晶体中的轴向温度梯度在2～3 K.cm-1之间,熔体中的轴向温度梯度0.8～1.0 K.cm-1之间;晶体中的热应力除边缘外均在(2～9)×104 Pa之间,低于Ge单晶的临剪切应力,且晶体生长界面较平整;坩埚与坩埚托之间的间隙对于晶体生长中的边界效应影响显著,将8 mm间隙减小至2 mm后,埚壁外侧的径向热流增加,使得晶体边缘的最大热应力减小至0.21 MPa和Ge单晶的临剪切应力相当,实现了热场的优化。     

Development of a vertical gradient freeze process for low EPD GaAs substrates

The main characteristics of low EPD 4 in semi-insulating and Si-doped conductive GaAs single crystals grown by a proprietary low thermal gradient vertical gradient freeze (VGF) technique on an industrial scale are presented.     

Vertical Gradient Freeze Growth of Cd_(1-x)Zn_xTe with Cd / Zn Reservoir

ＶｅｒｔｉｃａｌＧｒａｄｉｅｎｔＦｒｅｅｚｅＧｒｏｗｔｈｏｆＣｄ＿（１－ｘ）Ｚｎ＿ｘＴｅｗｉｔｈＣｄ／ＺｎＲｅｓｅｒｖｏｉｒＨｏｕＱｉｎｇｒｕｎ；ＷａｎｇＪｉｎｙｉ；ＤｅｎｇＪｉｎｃｈｅｎｇ；ＬｉＭｅｉｙｉｎｇａｎｄＴａｏＦｅｎｇ（侯清润）（王金义）...     

垂直梯度凝固法生长半绝缘GaAs单晶的工艺研究

在国产三温区VGF单晶炉上，研究了非掺GaAs半绝缘单晶的液封垂直梯度凝固法生长技术。讨论了引晶、坩埚设计与质量、PBN坩埚的剥落、B2O3的水份控制等因素对单晶生长的影响，基本解决了VGF的工艺问题。通过多炉生长，得到了Φ2″=VGF非掺半绝缘低位错全单晶。     

VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝固法（VGF法）生长的掺Si低阻GaAs单晶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单晶生长过程中高的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.     

非掺半绝缘GaAs单晶的垂直梯度凝固生长

研究了非掺ＧａＡｓ半绝缘单晶的液封垂直梯度凝固法（ＶＧＦ）生长技术,解决了Ｓｉ沾污和Ｃ浓度的控制问题,得到了直径２英寸非掺半绝缘低位错单晶。测试表明：该单晶的位错密度较ＬＥＣ单晶下降近一个数量级,电学参数与ＬＥＣ单晶类似,接近国个ＶＧＦ单晶的的参数指标。     

用VGF法生长6英寸锗单晶中籽晶熔接工艺研究

采用垂直梯度凝固(VGF)法生长单晶时,其温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一.在VGF法生长单晶的过程中,籽晶的熔接工艺直接影响着单晶生长的成败.研究了拉速器速度、保温时间及石英棉用量对6英寸(1英寸=2.54 cm)锗单晶VGF生长中籽晶熔接的影响,并确定了最佳的籽晶熔接工艺.研究结果发现,当拉速器速度为3～4 mm/h、保温时间为75～100 min、石英棉用量为15～20 9时,实现了对籽晶熔接工艺的精准控制,熔接长度为12～22 mm,位错密度小于500 cm-2,有效地降低了生产成本,提高了生产效率和单晶率.     

10cm VGF法GaAs单晶生长过程中热应力的数值模拟

采用数值模拟技术模拟了10cm(4 in)VOF法GaAs单晶生长过程中的温场分布、固液界面形貌以及热应力分布.推导得到了固液界面形状与轴向温度梯度和径向温度梯度之间的关系,定义了一个固液界面形状函数,用以表征固液界面偏离度.固液界面偏离度可定义为晶体边缘和晶体中心轴向位置的差值.计算得到固液界面凹(凸)度的临界值,小于该值时,固液界面附近的热应力低于临界分解剪切应力(CRSS).模拟计算了两个时刻的晶体中的热应力分布:当偏离度大于临界值时,晶体中的热应力大于CRSS,反之,晶体中的热应力小于CRSS,验证了理论推导的结果.