InP基及含磷化合物HBT材料的GSMBE生长与特性

通过对外延材料结构设计和GSMBE生长工艺的深入研究,解决了生长InP基及含磷化合物HBT外延材料的关键问题,建立了稳定优化的GSMBE生长工艺,研制出性能优良的φ50mm InP基HBT和φ100mm InGaP/GaAs HBT外延材料.所发展的GSMBE外延技术,在As/P气氛切换、基区p型重掺杂扩散抑制、双异质结HBT结构设计等方面具有自己的特色.器件单位采用所提供的外延材料研制出的InP基HBT和InGaP/GaAs HBT器件与电路,达到了目前采用国产HBT外延材料研制的最好水平.     

InP基HEMT／HBT器件工艺的最新进展

目前ＧａＡｓ基低噪声ＨＥＭＴ，包括用ＤＢＳ的ＩｎＧａＡｓ／Ｎ－ＡｌＣａＡｓＰＨＥＭＴ已经商品化，且ＧａＡｓ基功率ＨＢＴ也将很快进入市场。尽管ＩｎＰ基ＨＥＭＴ或ＨＢＴ仍处于研究与发展阶段，但由于它们特殊的电性能，它们将有希望成为下一代异质结构器件。在继续改进器件结构和工艺过程中，晶格生长工艺的改进激发了一种新的趋势，提出并实现了一种用ＩｎＰ做有源层的新型器件结构。这篇文章主要描述了这样一种ＩｎＰ基Ｈ     

用GSMBE法生长匹配型GaInAsP／InP材料及量子阱、面发射激光器结构的研究

本文报道通过在位组分调整，配合Ｘ射线双晶衍射测试和光致发光测试，生长了与ＩｎＰ精确匹配的ＧａＩｎＡｓＰ（失配度达４×１０－４）．生长了ＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ量子阶结构的光致发光半峰宽达５．７２ｍｅＶ．实验表明源炉挡板开启后生长速率是不均匀的，这对生长量子阶和ＤＢＲ结构是个值得注意的问题，经考虑生长速率变化后生长的面发射激光器结构样片的反射率谱与理论计算的结果很好地相符．     

InP基MOCVD及MBE外延生长HBT的制备与分析

设计并研制了用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极晶体管(HBT),介绍了工艺流程及器件结构。分别采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)及分子束外延(MBE)生长的外延片,并在外延结构、工艺流程相同的条件下,对两种生长机制的HBT直流及高频参数进行和分析。结果表明,采用MOCVD生长的InP基HBT,直流增益为30倍,截止频率约为38GHz;MBE生长的HBT,直流增益达到100倍,截止频率约为40GHz。这表明,MBE生长的HBT外延层质量更高,在相同光刻条件下,所对应的HBT器件的性能更好。     

InGaAs／InP超晶格材料的GSMBE生长研究

在国产第一台ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）设备上，用ＧＳＭＢＥ（Ｇａｓｓｏｕｒｃｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）技术在国内首次研究了ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ匹配和应变多量子阱超晶格材料的生长，用不对称切换方法成功地生长了高质量的匹配和正负应变超晶格材料，并用双晶Ｘ－射线衍射技术对样品进行了测试和分析．结果表明，我们在国产第一台ＣＢＥ设备上用ＧＳＭＢＥ技术采用非对称切换方法生长的超晶格材料质量很好．     

高质量GaN材料的GSMBE生长

在国内首次用NH3作氮源的GSMBE方法在α－Al2O3衬底上成功地生长出了高质量的GaN单晶外延膜．GaN外延膜的（0002）X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽最窄为8’；背景电子浓度最低为2．7×1018cm－3，霍尔迁移率最好为91cm2／（V·s）；室温光致发光谱上只观察到一个强而锐的带边发光峰，谱峰位于363nm处，室温谱峰半高宽最窄为8nm（75meV）．     

一种用于InGaP/GaAs HBT的简化的VBIC模型

提出一个应用于InGaP/GaAs HBT的简化的VBIC模型,描述了模型参数的提取方法,并把此模型应用于单、多指InGaP/GaAs HBT器件的建模.对器件的I-V特性及50MHz～15GHz频率范围内S参数进行了测量和仿真.结果表明,50MHz～9GHz频率范围内,简化后模型可对InGaP/GaAs HBT交流小信号特性进行较好的表征.     

匹配In0.53Ga0.47As／InP量子阱材料的GSMBE生长及特性分析

在国产ＣＢＥ设备上，用ＧＳＭＢＥ方法首次在国内成功地生长出了具有不同阱宽（１￣１８ｎｍ）的高质量的Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ／ＩｎＰ匹配量子阱结构材料，低温光致发光谱测试结果表明：量子阱材料发光谱峰强且锐，每个阱的激子跃迁峰清晰可辨，当阱宽大于６ｎｍ时，阱中激子跃迁能量的实验值与理论计算值符合得很好；当阱宽小于６ｎｍ时，实验值小于理论值；对阱宽相同的窄阱而言，我们样品的实验值高于Ｔｓａｎｇ的实验     

用于InP HBT的Agilent HBT模型参数提取流程

介绍了Agilent HBT大信号模型参数提取方法,继承并改进了Gummel-Poon模型和VBIC模型参数的提取方法,以及对分布电容、本征电阻和渡越时间的参数提取技术,并对单指InP HBT器件进行了测量和仿真.实验结果表明,该模型对InP HBT直流特性及50MHz～25GHz频率范围内的交流小信号特性都能进行较好的表征.     

高功率附加效率的InGaP/GaAs功率HBT

采用发射极-基极金属自对准工艺,成功研制出了InGaP/GaAs功率HBT.发射极尺寸为(3μm×15μm)×16的功率器件的截止频率和最高振荡频率分别为55GHz和35GHz.在片load-pull测试表明:当工作频率为1GHz时,器件工作在AB类,该功率管最大输出功率为23.5dBm,最大功率附加效率达60%,P1dB的输出功率为21dBm,对应增益为16dB,工作电压为3.5V.     

GSMBE生长In_(0.49)Ga_(0.51)P/GaAs HBT微结构材料及器件研究

采用 GSMBE技术 ,在材料表征和分析的基础上 ,通过优化生长条件 ,生长出高性能In0 .4 9Ga0 .51P/ Ga As异质结双极晶体管 (HBT)微结构材料 ,并制备出器件。材料结构中采用了厚度为 6 0 nm、掺杂浓度为 3× 10 19cm-3的掺 Be Ga As基区和 5nm非掺杂隔离层 ,器件流片中采用湿法化学腐蚀制作台面结构。测试结果表明该类器件具有良好的结特性 ,在集电极电流密度 2 80 A/cm2时其共发射极电流增益达 32 0。由此说明非掺杂隔离层的引入有效地抑制了由于基区 Be扩散导致的 pn结与异质结偏位及其所引起的器件性能劣化。     

InP基HBT GP大信号模型直流参数提取的研究

基于HBT特殊的物理机理及结构,将适用于BJT的GP大信号模型用于InP基HBT的研究中.通过构建误差函数,采取解析法提取了该模型中的13项SPICE直流参数.并设计了参数提取实验装置,最后将研究结果用于发射极为2μm×19μm的InP/InGaAs HBT建模中.通过对比模型仿真和器件实测的数据可以看出,本文采用的HBT GP模型准确度高,可以较好地表征实际HBT器件的直流特性.     

窄条宽MOCVD选区生长InP系材料

报道了窄条宽选区生长有机金属化学气相沉积(NSAG-MOCVD)成功生长的InP系材料,并提出在NSAG-MOCVD生长研究中,引入填充因子的必要性,给出速率增强因子随填充因子变化的经验公式,计算得出速率增强因子随填充因子的变化关系.与实验结果作了比较,发现InP的速率增强因子主要取决于掩膜宽度,InGaAsP的速率增强因子不仅与掩膜宽度有关,同时也依赖于生长厚度,且这种依赖性随掩膜宽度的增加而增加.     

窄条宽MOCVD选区生长InP系材料

报道了窄条宽选区生长有机金属化学气相沉积(NSAG-MOCVD)成功生长的InP系材料,并提出在NSAG-MOCVD生长研究中,引入填充因子的必要性,给出速率增强因子随填充因子变化的经验公式,计算得出速率增强因子随填充因子的变化关系.与实验结果作了比较,发现InP的速率增强因子主要取决于掩膜宽度,InGaAsP的速率增强因子不仅与掩膜宽度有关,同时也依赖于生长厚度,且这种依赖性随掩膜宽度的增加而增加.     

GSMBE生长SiGe/Si材料的原位掺杂控制技术

在特定温控下对掺杂气体分子的状态和活性进行控制 ,建立了一套具有自主知识产权的气源分子束外延工艺生长 Si Ge/Si材料的原位掺杂控制技术。采用该技术生长的 Si Ge/Si HBT外延材料 ,可将硼杂质较好地限制在 Si Ge合金基区内 ,并能有效地提高磷烷对 N型掺杂的浓度和外延硅层的生长速率 ,获得了理想 N、P型杂质分布的 Si Ge/Si HBT外延材料     

ZnO材料的生长及表征

氧化锌材料是新一代宽禁带光电子半导体材料和场致发射材料，通过等离子体分子束外延设备，在a-plane的蓝宝石衬底上生长了高质量的氧化锌外延材料。在生长过程中用反射高能电子束衍射仪(RHEED)，研究了生长时材料薄膜的表面形貌。为了使材料更好地应用于器件，研究了材料的掺杂性质。研究了给体束缚激子(Donor bound exeiton (DX))、自由激子(Free exciton(EX))和受体束缚激子(Aeeeptor bound exciton (AX))随温度变化的发光过程。用紫外-可见透射光谱研究了ZnO薄膜材料的透射光谱性质。结果表明，用分子束外延生长设备成功地生长了高质量的氧化锌薄膜材料。     

GSMBE生长的高质量氮化镓材料

使用NH3作氮源,采用GSMBE方法在(0001)Al2O3衬底上生长出了高质量的GaN单晶外延膜.1.2μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽为6',室温电子迁移率为300cm2/(V·s),背景电子浓度约为3×1017cm-3.     

GSMBE生长的高质量氮化镓材料

使用NH3作氮源,采用GSMBE方法在(0001)Al2O3衬底上生长出了高质量的GaN单晶外延膜.1.2μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽为6′,室温电子迁移率为300cm2/(V·s),背景电子浓度约为3e17cm-3.     

GSMBE生长的非均匀多纵模量子点激光器

报道了InAs/GaAs量子点激光器GSMBE生长,激光器器件有源区包含了层叠的5层InAs量子点微结构.AFM显微图像显示相同生长条件下的未覆盖表层量子点样品呈现出不均匀的多模尺寸分布.制作了脊条宽为6 μm,腔长为1.5 min的未镀膜激光器器件,器件室温连续工作的最大输出功率达到51.1 mW (单面),最高工作温度70℃.激光光谱包含一系列非均匀的多纵模簇,且随着电流的增加,纵模簇个数也增加.经分析认为,光谱的这一不同于常规半导体激光器的性质是由量子点的非均匀性以及量子点之间互不关联性导致的,是多个互相无关联的不同特性激光的集体行为.