FEC法生长Si和In双掺GaAs单晶生长技术

研究了几种消除LEC GaAs材料的位错措施以降低温度梯度从而尽可能降低晶体的热应力。掺入等电子In或Si使杂质硬化,为了抑制晶体表面产生位错,开发了全液封切克劳斯基(FEC)晶体生长技术。结合以上三种技术开发出了Si和In双掺FEC GaAs单晶生长技术以消除位错。采用此技术已生长出半导体低位错密度的GaAs晶体,经证实这种掺Si和In低位错GaAs衬底可以满足GaAs LED制作。     

4英寸无位错GaAs单晶研制成功

据日本孟山都公司报道,该公司制备3时无位错单晶炉及单晶直径自动控制技术加以改进,采用垂直外加磁场全液封工艺,在不增加掺In量的前提下,实现了4时无位错GaAs单晶的生长.测量表明,腐蚀坑密度一般为50     

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.     

用LE—VB法生长大直径低位错半绝缘GaAs单晶

<正>LEC法要求有适当的轴向和径向的温度梯度来控制GaAs晶体的直径,但为了降低GaAs单晶的位错密度,又需要降低它们的温度梯度.对大直径GaAs单晶的生长,上述矛盾更为突出.HB法虽然能生长低位错GaAs单晶,但对大直径圆形晶体的生长却无能为力.通常采用VGF(垂直梯度凝固)法来解决大直径和低位错的矛盾.但由于VGF法中要有As源来     

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.     

应用改进的热场生长低位错SI-CaAs单晶

报道在国产JW一0002型高压单晶炉内设计了一种改进的LEC热场装置,改善了加热区的温度分布,使炉内覆盖剂B_2O_3的轴向温度梯度减少到30～60℃/cm,拉制的φ50mm,<100>晶向的SI—GaAs单晶,其位错密度低于5×10~3cm~(-2),局部无位错。     

半绝缘砷化镓单晶中的晶体缺陷

通过化学腐蚀、金相显微观察、透射电子显微镜、扫描电镜和X射线异常透射形貌等技术,研究了半绝缘砷化镓单晶中的位错和微缺陷.实验发现用常规液封直拉法制备出的直径大于或等于75mm的半绝缘砷化镓单晶在晶体周边区域,一般都有由高密度位错的运动和反应而形成的蜂窝状网络结构,并且位错和微缺陷之间,有着强烈的相互作用,位错吸附微缺陷,微缺陷缀饰位错.     

半绝缘砷化镓单晶中的晶体缺陷

通过化学腐蚀、金相显微观察、透射电子显微镜、扫描电镜和X射线异常透射形貌等技术,研究了半绝缘砷化镓单晶中的位错和微缺陷.实验发现用常规液封直拉法制备出的直径大于或等于75 mm的半绝缘砷化镓单晶在晶体周边区域,一般都有由高密度位错的运动和反应而形成的蜂窝状网络结构,并且位错和微缺陷之间,有着强烈的相互作用,位错吸附微缺陷,微缺陷缀饰位错.     

太空熔体生长砷化镓单晶

本文介绍利用一种将单晶锭条两端固定,中间可以重熔以建立悬浮熔区的反应容器,在回地卫星的微重力环境下用45分钟从熔区两端相向生长出中部直径为1cm,长度分别为10mm和7mm的两块火炬头状砷化镓单晶.对地面生长和空间生长7mm长单晶用KOH溶液为电解液的阳极腐蚀法显示,结果表明:在地面生长的籽晶部位观察到了由重力驱动对流引起温度涨落而造成的密排杂质条纹,在与籽晶相邻接的空间生长单晶部位未观察到这种类型的杂质条纹.同时观察到太空生长单晶边缘附近存在杂质条纹以及在太空单晶末端附近边缘出现胞状结构,它们可能是因降温速率快过冷所致.经熔融KOH腐蚀显示,在地面单晶和10mm长空间单晶交界面出现密排位错,靠近交界面的太空生长单晶位错密度较低,随着晶体生长位错密度逐渐增高,太空生长单晶边缘附近位错密度高于中心区域.     

国内要闻

北京制成大型和2英寸单晶北京有色金属研究总院国家半导体材料工程中心日前制成直径为76mm、重5kg的水平掺硅砷化镓(GaAs)大型单晶及2英寸等径GaP单晶。这种掺硅砷化镓单晶是制备半导体激光器、光阴极、红外探测器、发光二极管及超高亮度发光二极管以及空间用太阳能电池等新型光电器件的关键材料。     

一种LEC-GaAs单晶位锗密度检测和参考面制定的方法

本文从分析LEC-GaAs单晶中wug位错的分布规律出发,结合实验观察,提出了LEC-GaAs单晶{111}和{100}面位错密度检测方法,包括样品制备,位错显示剂和显示条件、测量条件以及取点部位等。 考虑到GaAs单晶的极性对器件工艺的影响,本文提出了一种由位错蚀坑的形状确定极性,在单晶锭上作两个参考面的方法,以保证衬片方位的一致性。     

怎样减少LEC法生长的半绝缘GaAs和InP晶体中的缺陷密度

半绝缘Ⅲ-Ⅴ族材料作为衬底广泛用于非常高速的微波或亚微波集成电路,并且使用者总是不断地要求改进其质量,特别是从各类缺陷的观点,如位错和点缺陷。这些缺陷被认为在复合机理中起重要作用。将讨论一个新的生长体单晶的方法,它能减少或者至少能对两种类型的缺陷有较好的控制。首先回顾一下与常规的布里支曼法和LEC法生长的大小晶锭中各类缺陷存在有关的技术发展状况。然后表明,一个非掺杂晶体,当它的直径不超过15mm时,可得到无位错。通过对较小锭的研究,结合热梯度及有关应力计算,我们可做出这样的结论:大于它,位错产生的临界切应力(CRSS)对于各个晶体是不一样的。临界切应力明显地依赖于材料的初始状态,特别是晶体的化学配比,本身的点缺陷行为及在刚好低于熔点温度时它们与杂质间的相互作用。通过采用一种新的叫做克氏液封法来减少生长期间的热应力或者通过施主或等电子元素掺杂来增加晶体的CRSS,都可以得到位错少的晶体。在这方面最先进的结果是可得到直径为25mm的无位错GaAs。在上述两种情况下,点缺陷的变化都随着发生,特别是深能级施主EL2在GaAs晶体中的浓度。给出存在于这些晶体中杂质浓度的看法,表明这些研究将有助于得到具有低位错密度和高纯度的半绝缘材料。     

悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。     

化学腐蚀法研究蓝宝石单晶中的位错缺陷

采用化学腐蚀-金相显微镜法和SEM法观察了CZ法生长的直径50mm的蓝宝石单晶中的位错缺陷.发现位错分布状况为中心较低、边缘较高,密度大约为104～10 5cm-2.在不同温度不同的试剂以及不同的腐蚀时间进行对比结果发现,用KOH腐蚀剂在290℃下腐蚀15min时,显示的位错最为清晰、准确,效果最佳.     

大直径锑化铟单晶位错控制研究

本文采用的晶体生长装置具有特别的生长室结构,其外壳为不锈钢水套,可保证生长室与外界热隔离,使晶体生长不受外界干扰;另外,生长室尺寸较大,外壳直径为500mm,可使用外径达Φ100mm的坩埚;又采用了自动等径控制技术,因而可生长出大直径(Φ30～45mm)的锑化铟单晶。通过调整生长室内的温场,有效地控制了锑化铟单晶中的位错数量,得到了位错密度非常小的锑化铟晶片(EPD<10~2cm~(-2))。     

半绝缘GaAs单晶的研制

本文介绍原位合成生长半绝缘GaAs单晶研究与杂质分析结果。Ga、As比的控制,坩埚材料,热处理等条件均对单晶质量产生影响。制得直径75mm、重2.2kg的半绝缘GaAs单晶。典型电参数为:ρ300K≥10~7Ω·cm,μ300K=5380cm~2/V·s。经850℃热处理15分钟,Rs>10~7/□。利用本实验制得的半绝缘GaAs单晶,经外延、离子注入后制成的场效应管性能良好。     

在GaAs衬底上液相外延生长层质量的研究

本文初步研究了在(100)n—GaAs衬底上液相外延生长GaAs外延层厚度与生长Ga溶液厚度、生长时间、初始过冷度、降温速率的关系,以及影响外延层厚度均匀性的因素。实验指出了在GaAs上液相外延生长Ga_(1-x)Al_xAs层,随着Al含量X值的增加在室温下用X射线单晶衍射仪测得的GaAs-Ga_(1-x)Al_xAs系统的晶格失配增加,但是异质结界面附近的失配位错非常小,几乎与X值无关;而在GaAs上生长Ga_(1-x)Al_xAs_(1-y)P_y外延层,可得到室温下晶格失配非常小的GaAs-Ga_(1-x)Al_xAs_(1-y)P_y系统,但是异质结界面附近的失配位错却非常大,在室温下异质结界面是不匹配的。用熔融KOH腐蚀外延层中位错发现,一部分位错是由衬底位错引入的,而大部分位错是在外延过程中引入的。在现有条件下,可以生长出几平方毫米面积较大区域的无位错外延表面,但大部分最终表面层位错密度比衬底位错高几倍或十几倍。     

显示GaAs/AlGaAs缺陷的新方法——超声AB腐蚀

本文提出了一种采用超声 AB腐蚀方法显示 GaAs/AlGaAs单晶缺陷的新方法.该方法可以在自然光环境、常温下显示位错露头、位错线、层错、微沉淀及生长条纹等多种晶体缺陷,分辨率高,腐蚀坑形状规则,操作简便.     

可控电参数低位错InP单晶生长及性质研究

本文详细介绍了用 LEC 法生长 InP 单晶时,利用“热场杂质效应”生长出载流子浓度在1～30×10~(17)cm~(-3)范围内可控,位错密度为0～10~4cm~(-2)、直径≤40mm 的 InP 单晶。得到一种显示固液界面的新方法。论证了构成位错蚀坑晶面的空间取向,计算出有孪晶出现时,寄生晶体的生长方向偏离〈111〉方向38°56′,寄生生长面为{115}面。     

改进GaAs单晶的控制方法

<正> 日本电气对液封直拉法做了一些改进,如加厚用于密封的B_2O_3层厚度、调整温度梯度(30～15℃·cm~(-1))和生长速度(4～6mm/hr)、降低冷却速度(30℃/hr)等,通过这些改进拉制出良好的GaAs单晶。在1×10~(19)cm~(-3)的In浓度下,所得单晶没有网状位错,即使是在不掺In的情况下,也拉制出了位错密度仅为