化学束外延生长GaAs/GaAs,InGaAs/GaAs,InP/InP,InGaAs/InP多量子阱材料

在国产首台CBE设备上,生长了GaAs上的GaAs,InP上的InP,InP上的InGaAs以及GaAs上的InGaAs多量子阱四种材料。纯GaAs为p型,载流子浓度为5.5×10~(15)cm~(-3),μ_(300K)=280cm~2/V·s,μ_(77K)=5000cm~2/v·s,基本没有表面椭圆缺陷,InGaAs/GaAs多量子阱的x光双晶衍射有10个卫星峰,光吸收谱有明显子带吸收。     

MBE生长In_(0.52)Al_(0.48)AS/In_(0.53)Ga_(0.47)AS/InP材料

<正>人们普遍认为,InAlAs/InGaAs/InP系统是极有发展前途的低噪声、高频器件材料。因为与InP晶格匹配的In_xGa_(1-x)As中In组分x值为0.53,这比In_(x≤0.2)Ga_(1-x)As/GaAs赝配结构中In组分大得多,从而有大的电子饱和速度(2.6×10~7cm/s)和高的室温迁移率(～10000cm~2/V·s)。大的导带不连续性(0.5eV),使量子阱对电子的限制作用增强,且掺杂浓度高,因而二维电子气(2DEG)密度大。测量结果还表明,掺杂InAlAs中不存在类似AlGaAs中的DX中心。     

In_(0.53)Ga_(0.47)As的液相外延生长

用液相外延的方法在(100)取向的InP衬底上生长了晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)s.采用普通的原材料,经过适当的处理工艺,已经获得室温载流子密度为(5-10)×10~(15)cm~(-3),电子迁移率高达9450cm~2/V·s的In_(0.53)Ga_(0.47)As外延层.     

用氢化物法在四腔反应器中生长GaInAs/InP异质结

用一种新设计的反应器在InP衬底上生长InP及GaInAs层。对InP的生长参量已作了观察。对0.03≤x≤0.60的Ga_(1-x)In_xAs合金系进行了研究。生长了N_D—N_A=5×10~(17)cm~(-3)掺硫的GaInAs层。在室温下测量了组分与霍尔迁移率的关系。在InP衬底上已生长出⊿a/a<5×10~(-4)的优质Ga_(0.47)In_(0.53)As层;当N_D—N_A在10~(16)～2×10~(17)/cm~3范围时,300K与77K的迁移率分别是15000cm~2/V·s及28000cm~2/V·s。已经生长出界面宽度小于100(?)的非最优双异质结。     

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。     

用于高性能MESFET的高迁移率In_(0.53)Ga_(0.47)As

用液相外延法生长了高纯 In_(0·53)Ga_(0·47)As 外延层,其室温电子迁移率高至13,800cm~2/v·s,相应的净电子浓度在10~(15)cm~(-3)的低端。至今所测得的最高78°K 迁移率约70,000cm~2/v·s,其净电子浓度为3.4×10~(14)cm~(-3)。这样高的迁移率能显著改善常断型 FET 的性能。推导出 In_(0·53)Ga_(0·47)As 的肖特基势垒高度约0.28ev,这就使栅极漏泄较大。提出一种新结构,它能减小栅极漏泄,并且,即使正栅偏压很小时,也能把电子限制到 In_(0·53)As 沟道内。这种结构是在 InGaAs 沟道与金属栅之间用了一层 n~--InP 外延层。     

高纯InGaAs.InP 和 InGaAs/InP多层结构的气相外延生长

一、引言与 InP(In_(0.53)Ga_(0.47)As)晶格相匹配的 InGaAs,在光子、电子和集成光电子学的应用方面受到了普遍的注意。载流子浓度低于10~(15)cm~(-3)的高纯 InGaAs 因与低载流子浓度有关的较低的器件电容,使其成为PIN 光探测器的特殊需要。与高纯 GaAs 有关的高电子迁移率对微波器件,如 FETs 和     

富士通研制成室温工作的InAIAs/InGaAs谐振隧道双极晶体管

<正> 据日本电子材料杂志1988年第6期报道,日本富士通研究所为了谋求器件的高性能化,用InAlAs/InGaAs异质结已研制成谐振隧道双极晶体管(RBT)。 器件结构:在通常的双极晶体管的发射区、基区上设计谐振隧道势垒。在InP衬底上依次形成n~+InGaAs(300nm,收集区),n InGaAs(300nm),p~+ InGaAs(150nm,基区),在其上面制作谐振遂道势垒InAlAs/InGaAs/InAlAs(4.4nm/3.8nm/4.4nm),在势垒和基区层中间形成40nm的InGaAs层。在势垒的上部制作InGaAs(150nm),n~+ InGaAs(100nm),然后再制作发射区。载流子浓度:发射区层为Si:1×10~(18)cm~(-3),基区层为B:5×10~(18)cm~(-3),收集区层为Si:1×10~(17)cm~(-3)。     

650～700℃ LPE生长三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As/(100)Inp

首先用正规溶液模型,在650～700℃间计算了In_(0.53)Ga_(0.47)As的液相组分。通过实验调整,在653℃、684℃和701℃LPE生长了与(100)InP衬底晶格匹配的非故意掺杂三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As,并测量了其外延层的载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。684℃生长的外延层具有光滑的表面彤貌,室温下其载流子浓度为3.7×10~(15)cm~(-3),霍尔迁移率为9.07×10~3cm~2/v·s,电阻率为0.19Ω—cm。     

表面势垒层厚度对量子阱束缚电子态的影响

采用包络函数方法在四带k·p模型基础上计算了晶格匹配的量子阱 InP/Ca_(0.47)In_(0.53)As/InP中束缚电子能级及波函数,讨论了表面势垒层厚度对量子阱中束缚电子能级、波函数以及相应于电子基态能级与重空穴基态能级间的荧光谱峰位置的影响.文中也讨论了在势阱与势垒边界处的不同衔接条件对量子阱中束缚电子能级计算结果的影响.     

InP-HEMT中复合沟道的设计与生长

设计并生长了带有复合沟道的InP基HEMT材料,该材料具有较高的二维电子气浓度和迁移率。在使用In_xGa_(1-x)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As复合沟道时,当In组分等于0.7时得到较好的沟道输运性能;在使用InAs复合沟道时,得到了二维电子气浓度为2.3×10~(12)/cm~2、室温迁移率高达13600 cm~2/V·s的性能优良的HEMT材料。     

低温1.5-4.5GHz超低噪声放大器

InP基高电子迁移率晶体管(HEMTs)具有极其优秀的低噪声性能和更佳的高频性能[1-4].由于在InGaAs层中载流子的迁移率和电流都很高,所以漏源极电压能够保持低电位.HEMT技术在低温时也并没有遭遇排斥.在InGaAs层中,掺杂物的游离能很低,电子存在于高能带隙材料的施主能级下的能量量子阱中.因此,对于高增益的微波运转,即便在低温条件下也能得到充足的载流子浓度.     

低压MOCVD生长的InGaAs/InP量子阱的光致发光谱线线宽及量子尺寸效应的测量分析

用低压MOCVD方法生长了InGaAs/InP单量子阱及多量子阱结构。用低温光致发光方法研究了量子阱样品因量子尺寸效应引起的激子能量移动以及激子谱线线宽同量子阱阱宽的关系,7A阱宽的激子能量移动达370meV。选取Q_c=△E_c/△E_g=0.4,采用修正后的Kronig-Penny模型,考虑能带的非抛物线性,拟合了激子能量移动和阱宽的关系曲线。用有效晶体近似方法(VCA)分析了激子尺寸范围内界面不平整度以及合金组分无序对激子谱线线宽的影响。以界面不平整度参量δ_1和δ_2,合金组分元序参量r_c为拟合参数,拟合了激子线宽对阱宽的关系曲线。取δ_1=2.93A,δ_2=100A,r_c=3ML,理论拟合值与实验值符合较好。     

优质GaAs/Si材料的研制

用国产分子束外延设备(Ⅳ型)在p型Si衬底上用三阶段生长法生长出优质GaAs外延层。测试样品为2μm厚,n型掺杂浓度5×10~(16)cm~(-3)。测量结果为x射线双晶衍射回摆曲线半峰宽225弧秒;低温光荧光谱半峰宽在10K时为5meV,外延层表面位错密度10~6cm~(-2)。     

InGaAs/InP界面控制对InGaAs薄膜电学和光学性质 的影响

研究了全固态源分子束外延(MBE)生长InGaAs/InP异质结界面扩散对InGaAs外延薄膜电学和光学性质的影响.通过X射线衍射、变温霍尔测试和变温光致发光等方法对InGaAs薄膜样品进行细致研究.发现在InGaAs/InP界面之间插入一层利用As_4生长的InGaAs过渡层,能够显著改善上层InGaAs(利用As_2生长)外延薄膜的电学性能,其低温迁移率显著提高.同时荧光峰反常蓝移动消失,光学性质有所改善.研究表明利用As_4生长InGaAs过渡层,可显著降低As在InP中反常扩散,获得陡峭的InGaAs/InP界面,从而提高InGaAs材料电学和光学性能.     

不同阱宽的In_xGa_(1-X)As/GaAs应变量子阱的压力行为

在77K下测量了不同阱宽(30-160A)的In_xCa_(1-x)As/GaAs应变量子阱的静压下光致发光谱.静压范围为0-60kbar.发现导带第一子带到重空穴第一子带的激子发光峰的压力系数从 160A阱的 9.74meV/kbat增加到 30A 阱的 10.12meV/kbar.计算表明,阱变窄时电子波函数向压力系数较大的势垒层中的逐步扩展是压力系数随阱宽变小而增加的原因之一.在压力超过50kbar后观察到两个与间接跃迁有关的发光峰.     

分子束外延生长p型ZnSe-ZnTe超晶格

一种p型应变层超晶格已用调制掺杂技术实现,这种超晶格材料是由不掺杂的ZnSe层和掺Sb的ZnTe层交替生长组成的,电学性质已由霍尔效应测量获得。p型应变层超晶格的空穴迁移率为220—250cm~2/V·s,空穴浓度为3—5×10~(14)/cm~3。     

InGaAs/GaAs量子阱中自组装InAs量子点的光学性质

在InGaAs/GaAs量子阱中生长了两组InAs量子点样品,用扫描电子显微镜(SEM)测量发现,量子点呈棱状结构,而不是通常的金字塔结构,这是由多层结构的应力传递及InGaAs应变层的各向异性引起的.采用变温光致发光谱(TDPL)和时间分辨谱(TRPL)研究了其光致发光稳态和瞬态特性.研究发现,InGaAs量子阱层可以有效地缓冲InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温下探测到较强的发光峰.在量子阱中生长量子点可以获得室温下1 318 nm的发光,并且使其PL谱的半高宽减小到25 meV.     

InAs/InGaAs数字合金应变补偿量子阱激光器

采用气态源分子束外延在InP衬底上生长InAs/InGaAs数字合金应变补偿量子阱激光器.有源区的多量子阱结构由压应变的InAs/In_(0.53)Ga_(0.47)As数字合金三角形势阱和张应变的In_(0.43)Ga_(0.57)As势垒构成.X射线衍射测试表明赝晶生长的量子阱结构具有很高的晶格质量.在100K、130mA连续波工作模式下,激光器的峰值波长达到1.94μm,对应的阈值电流密度为2.58 kA/cm~2.随着温度升高,激光器的激射光谱出现独特的蓝移现象,这是由于激光器结构中相对较高的内部吸收和弱的光学限制引起最大增益函数斜率降低所导致的.     

2~3微米波段InP基无锑激光器和光电探测器

介绍了我们基于InP衬底采用无锑材料体系开展的2~3μm波段激光器及光电探测器方面的持续探索,包括采用赝配三角形量子阱方案的2~2.5μm波段I型InGaAs多量子阱激光器、采用虚拟衬底异变方案的2.5~3μm波段I型InAs多量子阱激光器、以及截止波长大于1.7μm的高In组分InGaAs光电探测器等,这些器件结构均采用GSMBE方法生长,其中2.5μm以下波长的激光器已实现了高于室温的CW激射并获实际应用,2.9μm波长的激光器也在热电制冷温度下实现了脉冲激射,含超晶格电子阻挡势垒层的截止波长2.6μm InGaAs光电探测器暗电流显著减小,此类光电探测器材料已用于航天遥感焦平面组件的研制.