光电流瞬态谱中半绝缘砷化镓的EL2峰的研究

本文用加栅的光电流瞬态谱(PICTS)方法研究了半绝缘砷化镓材料中的深能级缺陷,发现加栅后可使PICTS对EL2等靠近禁带中央的缺陷变得灵敏,并分析了其中原因,认为材料中费米能级位置对PICTS结果有影响。     

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.     

LEC GaAs中缺陷的光致发光研究

本文用4.2K光致发光研究了LEC GaAs的热感生缺陷.热退火时样品分别为无包封,包封或用一个未掺杂的SI-GaAs片覆盖.退火温度为650-850℃,退火在不同气氛下进行(真空,H_2,N_2,H_2+N_2或H_2+As_2). 与缺陷有关的发光带有1.443eV,1.409ev和0.67eV发光带.1.443eV发光带不仅在富Ga的GaAs中出现,而且在富As的热稳定性好的SI-GaAs晶体并经过850℃(在H_2中)热退火的样品中也观测到此发光带.这可能是在退火过程中促进反位缺陷GaAs的形成.1.443eV发光带与GaAs有关.GaAs晶体在H_2中退火后1.409eV峰很强,但在真空中退火末探测到此发光带.文中提出它可能是热退火时氢原子扩散到GaAs晶体中并与某些缺陷结合成络合物的新观点.     

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.     

刻划的富硅二氧化硅／p-Si结构的光致发光和电致发光

以磁控溅射方法于p-Si上淀积富硅二氧化硅,形成富硅二氧化硅／p-Si结构,用金刚刀在其正面刻划出方形网格后在N2气氛中退火,其光致发光(PL)谱与未刻划的经同样条件退火的对比样品的PL谱有很大不同.未刻划样品的PL谱只有一个峰,位于840nm(1.48eV),而刻划样品的PL谱是双峰结构,峰位分别位于630nm(1.97eV)和840nm.800℃退火的刻划富硅二氧化硅/p-Si样品在背面蒸铝制成欧姆接触和正面蒸上半透明金电极后在正向偏压10V下的电致发光(EL)强度约为同样制备的未经刻划样品在同样测试条件下的EL强度的6倍.EL谱形状也有明显不同,表现在：未经刻划样品的EL谱可以分解为两个高斯峰,峰位分别位于1.83eV和2.23eV;而在刻划样品EL谱中1.83eV发光峰大幅度增强,还产生了一个新的能量为3.0eV的发光峰.认为刻划造成的高密度缺陷区为氧化硅提供了新的发光中心并对其中某些杂质起了吸除作用,导致PL和EL光谱改变.     

(Ga,Mn,As)/GaAs的发光谱

利用低能双离子束外延技术 ,在 4 0 0℃条件下生长样品 (Ga,Mn,As) / Ga As.样品光致发光谱出现三个峰 ,即1.5 0 4 2 e V处的 Ga As激子峰、1.4 875 e V处的弱碳峰和低能侧的一宽发光带 .宽发光带的中心位置在 1.35 e V附近 ,半宽约 0 .1e V.在 84 0℃条件下对样品进行退火处理 ,退火后的谱结构类似退火前 ,但激子峰和碳杂质峰的峰位分别移至 1.5 0 6 5 e V和 1.4 894 e V,同时低能侧的宽发光带的强度大大增加 .这一宽发射带的来源还不清楚 ,原因可能是体内杂质和缺陷形成杂质带 ,生成 Mn2 As新相 ,Mn占 Ga位或形成 Ga Mn As合金     

砷化镓材料中EPR“As_(Ga)”的退火行为

本文比较了中子辐照。压缩变形和原生LEC砷化镓等三种不同来源样品的EPR“As_(Ga)”的Hamiltonian参数。并系统地研究了EPR“As_(Ga)”的浓度和低温光猝灭行为随退火温度的变化,从而进一步验证了EPR“As_(Ga)”的本性,即除孤立As_(Ga)反位原子外,还可能包括As_(Ga)的一些空位络合物。这些不同本性的EPR“As_(Ga)”缺陷及其它有关的缺陷在样品热处理过程中可能相互转化。按照物理化学中Le Chatlier原理,缺陷的原始浓度和晶体内部应变能似应是引起这些转化反应的重要因素。     

氢气退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷的影响

研究了氢退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷(voids)的影响.样品在1050～1200℃范围进行氢退火,退火前后样品上的流水花样缺陷(FPD)和晶体原生粒子(COP)在腐蚀后分别用微分干涉光学显微镜和激光记数器进行观察.实验结果表明在氢退火以后,FPD缺陷的密度随温度升高不变,而样品上的COP密度大量减少.分析可知,氢气退火仅仅消除了硅片表面的voids,而对于硅片体内的voids不产生影响,并在实验的基础上,讨论了氢退火消除voids的机理.     

氢气退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷的影响

研究了氢退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷(voids)的影响.样品在1050～1200℃范围进行氢退火,退火前后样品上的流水花样缺陷(FPD)和晶体原生粒子(COP)在腐蚀后分别用微分干涉光学显微镜和激光记数器进行观察.实验结果表明在氢退火以后,FPD缺陷的密度随温度升高不变,而样品上的COP密度大量减少.分析可知,氢气退火仅仅消除了硅片表面的voids,而对于硅片体内的voids不产生影响,并在实验的基础上,讨论了氢退火消除voids的机理.     

脉冲中子辐照在硅中引起缺陷的研究

研究了脉冲中子辐照的中子嬗变掺杂 (NTD)硅二极管中缺陷的形成及其退火特征 ,并与热中子辐照样品进行了比较。深能级瞬态谱仪 (DL TS)测量表明硅中主要存在五类电活性缺陷 :氧空位 E1(Ec- 0 .19e V) ,不同荷电态的双空位 E2 (Ec- 0 .2 8e V)和 E4 (Ec- 0 .4 0 e V) ,双空位与氧杂质相结合的络合物 E3 (Ec- 0 .31e V) ,以及与样品材料原生缺陷有关的辐照感生缺陷 E5(Ec- 0 .4 8e V)。实验结果表明 ,脉冲中子辐照由于其高的中子能量和辐照剂量率 ,导致复杂络合物的浓度高于简单缺陷浓度。进一步 4 0 0℃温度以下退火实验显示了缺陷的分解和重建过程     

氢气退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷的影响

研究了氢退火对大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷 (voids)的影响 .样品在 10 5 0～ 12 0 0℃范围进行氢退火 ,退火前后样品上的流水花样缺陷 (FPD)和晶体原生粒子 (COP)在腐蚀后分别用微分干涉光学显微镜和激光记数器进行观察 .实验结果表明在氢退火以后 ,FPD缺陷的密度随温度升高不变 ,而样品上的 COP密度大量减少 .分析可知 ,氢气退火仅仅消除了硅片表面的 voids,而对于硅片体内的 voids不产生影响 ,并在实验的基础上 ,讨论了氢退火消除 voids的机理 .     

(Ga,Mn,As)/GaAs的发光谱

利用低能双离子束外延技术,在400℃条件下生长样品(Ga,Mn,As)/GaAs.样品光致发光谱出现三个峰,即1.5042eV处的GaAs激子峰、1.4875eV处的弱碳峰和低能侧的一宽发光带.宽发光带的中心位置在1.35eV附近,半宽约0.1eV.在840℃条件下对样品进行退火处理,退火后的谱结构类似退火前,但激子峰和碳杂质峰的峰位分别移至1.5065eV和1.4894eV,同时低能侧的宽发光带的强度大大增加.这一宽发射带的来源还不清楚,原因可能是体内杂质和缺陷形成杂质带,生成Mn2As新相,Mn占Ga位或形成GaMnAs合金.     

(Ga,Mn,As)/GaAs的发光谱

利用低能双离子束外延技术,在400℃条件下生长样品(Ga,Mn,As)/GaAs.样品光致发光谱出现三个峰,即1.5042eV处的GaAs激子峰、1.4875eV处的弱碳峰和低能侧的一宽发光带.宽发光带的中心位置在1.35eV附近,半宽约0.1eV.在840℃条件下对样品进行退火处理,退火后的谱结构类似退火前,但激子峰和碳杂质峰的峰位分别移至1.5065eV和1.4894eV,同时低能侧的宽发光带的强度大大增加.这一宽发射带的来源还不清楚,原因可能是体内杂质和缺陷形成杂质带,生成Mn2As新相,Mn占Ga位或形成GaMnAs合金.     

刻划的富硅二氧化硅/p-Si结构的光致发光和电致发光

以磁控溅射方法于 p- Si上淀积富硅二氧化硅 ,形成富硅二氧化硅 /p- Si结构 ,用金刚刀在其正面刻划出方形网格后在 N2 气氛中退火 ,其光致发光 (PL)谱与未刻划的经同样条件退火的对比样品的 PL 谱有很大不同 .未刻划样品的 PL 谱只有一个峰 ,位于 840 nm (1.48e V) ,而刻划样品的 PL 谱是双峰结构 ,峰位分别位于 6 30 nm(1.97e V)和 840 nm.80 0℃退火的刻划富硅二氧化硅 /p- Si样品在背面蒸铝制成欧姆接触和正面蒸上半透明金电极后在正向偏压 10 V下的电致发光 (EL)强度约为同样制备的未经刻划样品在同样测试条件下的 EL 强度的 6倍 .EL 谱形状也有明     

带电粒子辐射对GaAs/AlGaAs多量子阱光学性质的影响

利用光荧光谱研究了带电粒子辐照对 Ga As/Al Ga As多量子阱光学性质的影响。用能量为 1 Me V、注量为 1 0 1 3～ 1 0 1 6 /cm2 的电子辐照 ,模拟太空环境下范艾仑带对多量子阱的辐射。辐射后在 45 0℃真空环境下退火 5分钟 ,测量了辐照前后材料的荧光谱。发现量子阱特征峰 772 nm(E=1 .61 e V)辐照后峰位不变 ,峰高有所降低 ,但退火后峰高有所恢复 ,仍比辐照前要低 ;注量为 1 0 1 6 /cm2 的样品中 Ga As的 D0 ～ A0 对复合发光峰 83 2nm(E=1 .49e V)消失。对此结果进行了讨论 ,并与质子辐照的情况作了比较。     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的In Ga N样品,观察到In N相.通过X射线衍射理论,计算得到In N相在In Ga N中的含量.通过退火和变化生长条件发现In N相在In Ga N薄膜中的含量与生长时N2 载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明In Ga N合金中出现In N相的主要原因是相分离.     

退火对大剂量Al离子注入GaN发光特性的影响

首次报道了用不同浓度的Al离子注入于蓝宝石衬底上的GaN薄膜（注入能量为500keV、注入浓度为10^14-10^15cm^-2），在做了不同温度和不同时间的快速热退火处理以及常规热退火处理后，在12K下用He-Cd激光（325nm）激发得到其发射谱。结果显示，经大剂量Al注入后的样品，其光致发光谱中3.45eV的带边激子发光以及2．9－3．3eV的4个声子伴随峰消失，此表明大剂量Al注入对GaN的晶体结构造成严重的损伤，以致本征发光消失。经10^14cm^-2剂量Al注入后的样品，在N2气氛中退火处理后，2．2eV缺陷发光峰得到了一定程度的恢复。而且，经常规退火处理后，此发射峰比快速退火处理的样品发射峰恢复得更好（其积分光强高3倍）。相似的结果亦显示于10^15cm^-2浓度的Al注入的样品。2.2eV黄色荧光源于GaN的缺陷(如Ga空位VGa)，或VGa-H2,或VGa-ON复合体），其能级位于价带顶以上约1.1eV处。荧光发射可以来自“导带－缺陷能级”的跃迁，也可能来自浅施主（如N位O，能有位于导带下－10meV）至上述缺陷能级之间的跃迁。I－V测量显示，Al的注入区成为－10^12Ω.cm^-1高阻膜，这表明Al的注入可能产生了某种深的电子陷阱，由于电子陷阱可俘获导带电子，导致发光猝灭，而退火可使与黄色荧光相关的缺陷得到部分恢复，因而2.2eV发射峰有所恢复。     

快速热退火对带有 InGaAs盖层的 InAs/GaAs量子点发光特性的影响

系统地研究了快速热退火对带有 3nm Inx Ga1 - x As(x=0 ,0 .1,0 .2 )盖层的 3nm高的 In As/ Ga As量子点发光特性的影响 .随着退火温度从 6 5 0℃上升到 85 0℃ ,量子点发光峰位的蓝移趋势是相似的 .但是 ,量子点发光峰的半高宽随退火温度的变化趋势明显依赖于 In Ga As盖层的组分 .实验结果表明 In- Ga在界面的横向扩散在量子点退火过程中起了重要的作用 .另外 ,我们在较高的退火温度下观测到了 In Ga As的发光峰     

退火对GaAs窗口晶体力学性能的影响

在L EC Ga As晶片中,存在相当大的弹性应变,在高温退火后,晶片的晶格参数的相对变化量不到原生晶片的70 % ,残余应力得以部分释放,从而减小残余应力诱生断裂的可能性,提高了Ga As晶体的断裂模数.原生Ga As晶体加工的样品的断裂模数平均值约为135 MPa,而退火Ga As晶体加工的样品的断裂模数平均值更高,约为15 0 MPa,断裂模数最高值达16 3MPa.     

n型砷化镓中1.36eV发光峰的研究

研究表明扩Cu与热处理GaAs 中都存在的1.36eV发光峰,起源是不同的.前者主要与Cu_(Ga)有关,而后者主要与V_(Ga)有关.首次观察到在同样的温度下扩Cu的与热处理的GaAs(未掺杂)样品,经H等离子体处理后,在扩Cu样品中,在1.41eV附近出现了一个新的发光峰,而在热处理的样品中却不存在此峰.1.41eV发光峰所对应的发光中心可能是H与Cu形成的复合体.