硫离子注入制备N型砷化镓薄层

本文讨论了用S~ 注入掺铬的半绝缘砷化镓衬底以制备N型砷化镓薄层。目的是代替微波低噪声砷化镓肖特基势垒场效应管(SBF-ET)所需的砷化镓薄外延层。注入条件:能量100千电子伏,剂量1.5×10~(13)/厘米~2,退火温度为825℃,退火时间15分钟。已经做出0.2～0.3微米厚的N型薄层,平均载流子浓度为5×10~(16)～1×10~(17)/厘米~3。载流子迁移率在2600～3400厘米~2/伏·秒的范围。薄层厚度和载流子浓度的均匀性是好的。采用双注入即注入S~ 之后,再注入P~ 可以改善注入层的电特性。利用S~ 注入制备的N型砷化镓薄层,已制出肖特基势垒场效应晶体管,其跨导和夹断电压可与气相外延薄层制备的肖特基势垒场效应晶体管相比拟。     

掺铬砷化镓汽相外延

使用 Ga/As Cl_3H_2系统,以 CrO_2Cl_2作掺杂剂生长半绝缘掺铬GaAs 外延层,电阻率的数量级可达10~8欧姆·厘米。这表明铬起着深能级受主的作用,其激活能为0.57电子伏,约可补偿浓度为10~(16)厘米~(-3)的浅能级施主。载流子浓度为1.2×10~(17)厘米~(-3)、迁移率为5200厘米~2/伏·秒的掺硫 n 型层可在一次试验中连续生长在半绝缘外延层上。边界层陡峭适用于场效应晶体管。     

用阴极溅射法淀积的原生Cd_xHg_(1-x)Te外延层的结构和电学性质

采用汞蒸汽等离子体阴极溅射法,在一些CdTe衬底上(总面积为20厘米~2)同时生长了碲镉汞外延层。外延层和衬底之间的过渡区很窄(约80毫微米),沿外延层表面(4厘米~2)的组分变化小于±0.01CdTe克分子分数。在4K到300K之间测量了CdHgTe外延层的霍耳系数。在77K测量,对于在300℃淀积的外延层(Cd组分为0.20克分子分数),得到的结果为:n大约等于5×10~(16)厘米~(-3);霍耳迁移率为12000厘米~2/伏·秒。对于在250℃淀积的外延层的结果为:p=1×10~(17)厘米~(-3);霍耳迁移率为55厘米~2/伏·秒。     

K和Q波段(18～40千兆赫)的磷化铟三能谷振荡器

5.4微米厚的外延磷化铟在40千兆赫下可产生振荡,在29.4千兆赫下效率不超过2%。制作振荡器的材料系(110)晶向的外延磷化铟,载流子浓度为4.9×10~(15)/厘米~3,室温迁移率为3770厘米~2/伏·秒。用这种材料作器件时,利用金属丝锯将材料切成0.25平方毫米的小方块;把纯锡阴极丝合金到7×10~(-5)厘米~2的外延层表面上;管芯封装在 S4型管壳中或直接装到波导系统中。管壳的谐振把封装了的器件的频率上限限制在28千兆赫左右。     

P型Hg_1-xCd_xTe的异常电性能

对一些呈现异常特性的样品提出了霍尔系数和电阻率对温度的依赖关系,并探讨了各种表面处理对电性能的影响。在某些情况下,通过适当的热处理已消除了异常效应,当温度下降到4.2°K时得到一种正常的P-型的霍尔系数。场效应测量肯定了这些效应是由于在P-型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te表面上存在一种n-型转化层所造成。在这一转化层中的表面载流子浓度范围,由1×10~(12)/厘米~2到5×10~(12)/厘米~2,而在这一层中的迁移率为10~3厘米~2/伏·秒范围。     

砷化镓气相掺硫外延和亚微米薄层的制备

本文介绍了Ga-AsCl_3-H_2体系,研究了气相外延时硫的掺杂行为,讨论了硫的掺杂机理和生长了亚微米薄层。制得的亚微米外延层的质量表明,表面形貌良好,缺陷少,重复性好。典型的电学性质为:当厚度≤0.4μm和浓度为1—2×10~(17)/cm~3时,击穿电压V_B=7—10V。在单层和多层外延结构中,界面浓度基本是突变的,过渡区约0.1μm。这些外延片已用于制备变容管和远红外探测器等。     

砷化镓中的硒注入

研究了400千电子伏的硒离子以3×10~(12)～2×10~(15)/厘米~2的剂量注入掺铬的半绝缘GaAs衬底中,并在800～1000℃的温度之间退火时,注入层的载流子浓度和迁移率的分布与剂量和退火温度的关系。退火中用溅射的氮氧化铝和氮化硅薄膜作为保护注入表面的密封剂。当沿随机方向或沿{110}面方向注入时,其载流子分布均呈现出“深尾”。业已发现,当注入剂量超过1×10~(14)/厘米~2时,为得到较高的载流子浓度和迁移率,退火温度不得低于900℃。用氮氧化铝膜密封的样品与用Si_3N_4膜密封的相比,载流子浓度要高2到3倍,且迁移率也略微高一些。用氮氧化铝薄膜作密封剂时,得到的最大载流子浓度大约是4×10~(18)/厘米~2。     

砷化镓微波肖特基栅场效应晶体管

在10千兆赫下单向功率增益为12分贝和最高振荡频率为40千兆赫的肖特基势垒栅砷化镓场效应晶体管已经研制成功,如图1所示。器件制作在锡掺杂的N型外延层上,该层是在半绝缘的<100>晶向的砷化镓衬底上从镓溶液中外延生长的。0.3微米厚度的外延层的掺杂浓度是7×10~(16)厘米~(-3),在同一薄层上测量到的迁移率是5000厘米~2/伏·秒。器件结构如图2所示。栅是铬-金做的,其厚为0.5微米,长为0.9微米,宽为500微米。它是由接触曝光和剥离工艺制造的。源-漏是金-锗合金接触。源和栅的间距是1微     

利用Hg压控制生长溶液的Hg_(1-x)Cd_xTe滑移接触液相外延

制备均匀的接近完整的Hg_(1-x)Cd_xTe单晶非常困难,其主要原因是Hg的蒸汽压高。然而,用外延生长Hg_(1-x)Cd_xTe薄层得到基本上质量较高的材料却具有很大的潜力。采用一种新的、开管、水平滑移接触型液相外延(LPE)生长工艺,在这种工艺中,利用Hg压控制生长溶液,并证明了生长溶液的组份得到了高度的控制。在CdTe衬底上生长了Hg_(1-x)Cd_xTe的液相外延层,用光学输运测量和电子显微镜探针测量,进一步证实了外延层的高质量。薄层厚度均匀,通过改变过冷度或生长时间,层厚在5到40微米间变化。在原生长位置上退火的样品,77K下测量的结果是:电子载流子浓度低至8.6×10~(15)/厘米~3,电子的霍尔迁移率可达到2.8×10~5厘米/伏·秒。     

MCT液相外延薄膜的生长和特性

用开管水平液相外延系统从富Te溶剂中生长了不同x值的MCT薄膜。经X射线衍射、Hall电学参数、红外光谱、扫描电镜、X射线能谱仪和电子通道花样分析测试,结果表明:外延薄膜表面平整,光学参数较好,纵向、横向组份均匀,晶体结构完整,电学参数较好,外延膜质量优良。短波材料(n型):载流子浓度3.54×10~(14)cm~(-3),迁移率1.63×10~4cm~2V~(-1)s~(-1);中波材料(n型):载流子浓度9.95×10~(14)cm~(-3),迁移率为1.76×10~4cm~2V~(-1)s~(-1);原生长波材料(n型):载流子浓度为2.15×10~(15)cm~(-3),迁移率2.00×10~4cm~2V~(-1)s~(-1)。     

高性能高密度平面碲锡铅探测器阵列

在PbSnTe衬底上用液相外延生长铅-锡碲层并通过很好限定的氧化物窗进行杂质扩散,已制备成可再现的高质量光伏探测器。外延层的载流子浓度约为4×10~(16)厘米~(-3),衬底的约为5×10~(18)厘米~(-3)。代替光致抗蚀剂作绝缘层用的氧化物层没有针孔并很好地附着在PbSnTe表面上。采用标准光刻和扩散技术制成了平面单片探测器阵列。在77K时,124(2×2密耳)元阵列的平均阻抗-面积乘积为1.85欧·厘米~2。在300K背景和180°视场时,在11微米不加增透膜情况下的平均量子效率和峰值探测度(D~*)分别为40％和2.6×10~(10)厘米·赫~(1/2)/瓦。     

MoCVD生长重掺碳GaAs

以四氧化碳(CCl_4)为掺杂剂进行了MOCVD生长掺碳GaAs的研究。p-GaAs外延层的最高空穴浓度可达1.8×10~(20)/cm~3,相应的迁移率为37cm~2/V.s。在重掺杂p-GaAs外延层中出现明显的能带收缩和晶格失配。     

分子束外延中的掺硼工艺

我们在硅分子束外延中利用共蒸发B_2O_3的方法在硅中进行硼掺杂,掺杂浓度可控制在4×10~(17)cm~(-3)至4.2×10~(19)cm~(-3)之间,这说明不需要利用离子注入或高温掺杂炉,也可以在硅外延层中实现有效的P型硼掺杂.我们还对掺杂外延层的质量进行了初步分析:外延层剖面均匀、没有明显的偏析现象;当硅源速率在 2A/s时,外延层中氧含量与衬底相同.     

用碲作熔剂生长碲镉汞晶体

本文报告了碲镉汞晶体的生长方法,并对我们做的六种生长工艺作了比较。着重介绍用Te作熔剂生长高质量组分均匀Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的实验工艺,以及对所得结果进行分析讨论。所得晶锭中段组分比较均匀,且与预定值相近。单晶经切片退火后,在77K时电子浓度可达到3×10~(4)(厘米~(-3)),迁移率可达10~5厘米~2伏~(-1)秒~(-1),用这样的晶体制成的光导、光伏器件D_(bb~*均可达到6×10~9厘米·赫~(1/2)瓦~(-1)。光伏器件不需要加偏压。响应率较大,可达10~3伏·瓦~(-1)。     

低x值Hg_(1-x)Cd_xTe开管等温汽相外延

在国内本文首次报道用改进的开管等温汽相外延法,重复很好地生长出低x值Hg_(1-x)Cd_xTe汽相外延层,其组分、膜厚可控,x值低至0.16,膜厚达110μm。用金相显微镜、扫描电子显微镜、范德堡霍耳测量以及红外透射光谱研究分析了外延层的表面、剖面金相形貌、组分及其分布,电、光性能等。在12mm×13mm外延片上,表面光亮如镜,剖面层次分明,界面极为平直。在室温下,其红外透过率达40％。面扫表明,外延层组分纵深均匀性良好。实验制得的外延片多呈p型,在液氮温度下,典型原生外延片的载流子浓度为2.3×10~(16)cm~(-3),霍耳迁移率为3.62×10~2cm~2/V·s(x=0.21)。     

三氯化砷流速对外延生长砷化镓性质的影响

外延砷化镓的载流子浓度和迁移率随 AsCl_3—Ga—H_2流动系统中的三氯化砷流量而改变。业已用比较大的三氯化砷流量制成了高纯外延层。当三氯化砷流量分别为3.2×10~(-5)克分子/分和1.1×10~(-4)克分子/分时,可分别得到载流子浓度为2×10~(15)厘米~(-3)和2.5×10~(14)厘米~(-3)的外延层。在外延生长以前用砷饱和45克镓,生长参数是:镓温920℃;生长温度735℃;氢气流量250毫升/分。     

分子束外延GaAs掺Se

利用Se电化学喷射炉产生的Se分子束,对分子束外延(MBE)GaAs掺杂,获得了载流子浓度为 10~(15)-10~(15)cm~(-3)的N型 GaAs. 载流子浓度 8.0 ×10~(15)-5.76 × 10~(15)cm~(-3)范围相应的室温迁移率为6350-5200cm~2/V·s.还研究了各种生长参数对载流子浓度的影响.对实验结果给予了定性的解释.     

砷化镓掺硫气相外延

<正> 为了重复可靠地获得研制肖特基混频器的优质外延材料(n～1-3×10~(17)/cm~3;d～1μm),对 Ga-AsCl_3(S_2Cl_2)H_2系统中硫的掺杂规律作了研究,获得一些有用数据.从而较好地控制了外延层的电学性质及表面形貌.     

热蒸发制备高质量透明氧化铟导电薄膜

从置于低氧压真空中的 In+In_2O_3源里,借助热蒸发技术已制成高透射率(在可见光范围内透射率超过90%)和高导电性(电阻率(?)2×10~(-4)欧姆·厘米)的氧化铟(非掺杂)薄膜。其特性可与曾报导过的最佳的掺锡氧化铟薄膜相媲美、甚至更好,并有极好的重复性。虽然电子浓度相当高(≥4×10~(20)/厘米~3),但霍尔效应测量表明:低电阻率主要是良好的电子迁移率((?)70厘米~2/伏·秒)所致。X 射线衍射测量清楚地表明:多晶氧化铟结构具有一个从10.07到10.11埃的晶格常数范围。电解质电反射率光谱至少显示出四个临界跃迁。根据这些跃迁我们确定了直接与间接的光学能带隙(分别为(?)3.56和2.69电子伏特)。同时还观察到导带电子密度所致的 Burstein 位移。文章就上述及其他结果与工艺过程细节的讨论一道报导。     

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。