基于MOCVD的InP/GaAs异质外延生长

使用金属有机物气相沉积方法(MOCVD),在GaAs衬底上生长InP外延层.先在GaAs衬底上生长一层低温InP缓冲层,然后再生长InP外延层.通过比较不同缓冲层生长条件下的外延层晶体质量,发现在生长温度为450℃,厚度约15nm的缓冲层上外延所得到的晶体质量最理想;此外,外延层厚度的增加对其晶体质量有明显改善作用.实验在优化生长条件的同时,也考虑了热退火等辅助工艺,最后所获得的外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)的ω/2θ扫描外延峰半高全宽(FWHM)值为238.5".     

基于MOCVD的InP/GaAs异质外延生长

使用金属有机物气相沉积方法(MOCVD),在GaAs衬底上生长InP外延层.先在GaAs衬底上生长一层低温InP缓冲层,然后再生长InP外延层.通过比较不同缓冲层生长条件下的外延层晶体质量,发现在生长温度为450℃,厚度约15nm的缓冲层上外延所得到的晶体质量最理想;此外,外延层厚度的增加对其晶体质量有明显改善作用.实验在优化生长条件的同时,也考虑了热退火等辅助工艺,最后所获得的外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)的ω/2θ扫描外延峰半高全宽(FWHM)值为238.5".     

GaAs外延层掺杂分布的研究

本文讨论了气流的稳定性与外延层纵向浓度分布的关系,不同掺杂的衬底对外延层界面区的影响以及消除不良影响的方法.本文还研究了不同的生长工艺对外延层纵向浓度分布的影响.     

稀土Yb掺杂InP液相外延的研究

目前,通过离子注入或外延技术,已把稀土离子成功地掺到Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中,由于4f壳层的特征发光波长主要取决于稀土离子本身,而基质材料和温度对其影响很小,从而可以获得阈值电流低,谱线窄、波长稳定的半导体器件。本工作用LPE技术生长了稀土掺杂InP:Yb外延片,并研究了其光电性能。实验用的稀土合金源为99.7％的Yb与纯度为7个9的In在一定条件下制备而成。用原子吸收谱法分析了合金的组份,并比较了其均匀性。用普通的LPE技术在高纯氢气保护下采用两相法在n-InP衬底上依次生长n-InP     

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。     

高电子迁移率InP/InP外延材料的MBE生长

采用固态磷源分子束外延技术在InP(100)衬底上生长了高质量的InP外延材料.实验结果表明InP/InP外延材料的电学性质与诸多生长参数密切相关.根据霍耳测量结果,对生长条件和实验参数进行了优化,在生长温度为370℃,磷裂解温度为850℃,生长速率为0.791μm/h和束流比为2.5的条件下,获得了厚度为2.35μm的InP/InP外延材料.在77K温度下,电子浓度为1.55×1015cm-3,电子迁移率达到4.57×104cm2/(V·s).     

C掺杂GaAs外延层的MOCVD生长

以CCl4为掺杂源,利用EMCORE D125 MOCVD系统生长了不同C掺杂浓度的GaAs外延层.通过Hall、PL、DXRD以及在位监测工具Epimetric等手段研究了掺C GaAs层的电学特性、光学特性、晶体质量和生长速度等.     

图案化GaAs衬底外延InP局域表面成核层生长

使用光学显微镜、原子力显微镜和微区喇曼光谱对在纳球光刻图案化GaAs衬底的孔洞区进行金属有机化学气相沉积(MOCVD)进而对InP成核层进行了研究.实验结果表明,该局域表面InP的成核层生长和孔洞的大小、方向、位置关系不大,与MOCVD的生长条件相关.与渐变缓冲层生长相比,在InP的成核层中没有出现穿透位错,其结晶质量随着温度的升高而提高,但其表面粗糙度会随着温度的升高而增加,这个现象可能和它的3D岛状生长有关.AFM测试结果表明,提高Ⅴ/Ⅲ比可以在较低的温度下抑制其表面粗糙度降至纳米量级.微区喇曼光谱测试表明,在适当条件生长下可获得InP成核层的二维生长方式.该研究为进一步基于ART机理在二维图案化GaAs衬底开展InP异质外延研究奠定基础.     

C掺杂GaAs外延层光学特性分析

对利用EMCORE D125 MOCVD系统生长的以CCl4为掺杂源,分析不同C掺杂浓度的GaAs外延层光学特性.通过PL、DC XRD测试手段研究了掺C GaAs层,随C掺杂浓度增加,禁带宽度收缩,PL谱峰值半宽增大,晶格常数减小.     

GaAs衬底上InP的直接外延生长及性能表征

用低压金属有机物气相外延(LP-MOCVD)技术,采用低温缓冲层生长法,在GaAs(100)衬底上直接生长了高质量的InP外延层.1.2 μm InP(004)面X射线衍射(XRD) ω-2θ和ω扫描半高全宽(FWHM)分别为373 arcsec和455 arcsec,在外延层中插入10周期Ga0.1In0.9P/InP应变超晶格后,其半高全宽分别下降为338 arcsec和391 arcsec.透射电子显微镜(TEM)测试显示,应变超晶格有效地抑制了失配位错穿进外延层,表明晶体质量得到了较大提高.     

InP/GaAs异质外延及异变InGaAs光探测器制备

借助超薄低温InP缓冲层,在GaAs衬底上生长出了高质量的InP外延层,在InP外延层中插入了15周期In0.93Ga0.07P/InP应变层超晶格(SLS),进一步阻断了失配位错穿透到晶体表面,提高了外延层的晶体质量,这样2.5 μm厚InP外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)ω扫描半高全宽(FWHM)值降低至219 arcsec,该InP外延层的室温光荧光(PL)谱线宽度仅为42 meV.在此基础上,只利用超薄低温InP缓冲层技术就在半绝缘GaAs衬底上成功地制备出了长波长异变In0.53Ga0.47As PIN光电探测器,器件的台面面积为50 μm×50 μm,In0.53Ga0.47As吸收层厚度为300 nm,在3 V反偏压下器件的3 dB带宽达到了6 GHz,在1 550 nm波长处器件的响应度达到了0.12 A/W,对应的外量子效率为9.6%.     

p型掺杂GaAs液相外延材料的光致发光研究

对Si掺杂和Zn掺杂p型GaAs液相外延材料进行光致发光研究。用发射波长为510.6nm和578.2nm的溴化亚铜激光器为激发光源,样品的低温由氦循环致冷机提供,样品室温度在10～300K中可调。在所选取的狭缝宽度下谱仪的分辨率大致为2nm,所提供的数据全部经过系统灵敏度校正并进行分峰拟合。对Si掺杂p型GaAs样品PL谱中一些主要特征进行讨论,认为A_1,A_2,A_3三个发射带分别对应着导带“尾”态中电子向价带和两个浅受主能级的跃迁,它们随温度变化的情况,和带隙宽度及电子填充状态随温度变化有关。此外,我们还观察了掺Zn的p型GaAs样品的PL谱,与掺Si样品比较,具有明显不同的特征,谱线在长波端(～950nm)的上扬趋势表明在低能区域可能存在一个与深能级复合有关的宽发射带。     

均匀掺杂硅外延片的C-V测试

本文在满足均匀掺杂的前提下,将微分C-V法杂质浓度公式进行适当的数学运算,建立起新的C-V杂质浓度公式,提出C_0-V_(1/2)C_0测杂技术.本测杂技术对集成电路n/p型硅外延片及n/n~+高阻外延片进行杂质浓度测试是很方便的,它不仅方法简单、测量速度快,而且也克服了微分C-V法作斜率引入的人为误差,对于缺少x-y函数记录仪的单位也是值得推广的一种好方法.     

InP和GaAs中的Mg~+离子注入

本文研究了Mg~+离子注入InP和GaAs中的电学性能和辐射损伤行为.范德堡霍尔方法测量和电化学C-V测量均表明,快速热退火方法优于常规热退火方法,共P~+注入结合快速热退火方法能进一步减小注入Mg杂质的再分布,使电激活率大大提高。卢瑟福沟道分析则表明,相同注入条件下,InP中的辐射损伤较GaAs中大得多,大剂量注入损伤经热退火难于完全消除.     

分子束外延选择性掺杂的GaAs/N-GaAlAs异质结

利用分子束外延技术制备了选择性掺杂的GaAs/N-AlGaAs异质结,22K时,该结构的迁移率达到 223,000cm~2/V.s,相应的薄层电子浓度为 5.7 × 10~(11)cm~(-2).在低温强磁场下,观察到异质结电子系统的二维SdH振荡特性和量子化Hall效应.     

基于碳掺杂InGaAs材料的InP DHBT分子束外延生长研究

采用固态源分子束外延系统(SSMBE),以四溴化碳(CBr₄)作为碳掺杂源,研究基于碳掺杂InGaAs材料的InP双异质结双极晶体管(DHBT)分子束外延生长工艺。通过In原子补偿工艺,补偿基区InGaAs材料中被CBr₄刻蚀的In原子,调整In组分使InGaAs-C外延层与InP衬底晶格匹配。通过界面层Ⅴ族元素切换工艺,减少InP/InGaAs界面层四元合金材料的形成,避免四元合金界面对后续湿法工艺的影响,降低材料表面粗糙度。利用优化后的材料外延工艺,得到表面颗粒密度为15/cm²,基区InGaAs-C材料P型掺杂浓度为5.25×10¹⁹cm^-3,方阻非均匀性为0.5%的InP基DHBT完整结构材料,利用0.7μm InP DHBT工艺平台,得到增益为41、击穿电压为4 V、截止频率为341 GHz、最大震荡频率为333 GHz的InP基DHBT器件。     

全固源分子束外延生长InP和InGaAsP

在国产分子束外延设备的基础上 ,利用新型三温区阀控裂解源炉 ,对 In P及 In Ga As P材料的全固源分子束外延 (SSMBE)生长进行了研究。生长了高质量的 In P外延层 ,表面缺陷密度为 65cm- 2 ,非故意掺杂电子浓度约为 1× 1 0 16cm- 3.In P外延层的表面形貌、生长速率及 p型掺杂特性与生长温度密切相关 .研究了 In Ga As P外延材料的组分特性 ,发现在一定温度范围内生长温度对 族原子的吸附系数有较大影响 .最后得到了晶格匹配的 In0 .56Ga0 .4 4 As0 .94 P0 .0 6材料 ,低温光致发光谱峰位于 1 50 7nm,FWHM为 9.8me V.