MPCVD法同质外延生长单晶金刚石

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在高温高压(HPHT)下制备的单晶片上进行单晶金刚石同质外延生长,研究了甲烷浓度和衬底温度对金刚石生长的影响。利用扫描电子显微镜与激光拉曼光谱仪对生长前后的样品进行表征。结果表明,利用HPHT单晶片上生长时,主要为层状生长和丘状生长模式,丘状生长易出现多晶结构。降低甲烷浓度能够降低丘状生长密度,提高金刚石表面平整度;金刚石生长速率随甲烷浓度、工作气压和衬底温度的增加而提高,但过高的甲烷浓度(72%)和衬底温度(1 150℃)会降低金刚石的质量。所生长出的单晶金刚石质量较为理想,衬底与生长层之间过渡比较自然,金刚石结晶度高,缺陷密度小,但随膜层增厚,非晶碳含量有所增加。     

砷化镓单晶的等效微重力生长

论述了砷化镓晶体的等效微重力生长的原理和所采用的方法,并讨论了主要结果。     

原子层外延法生长金刚石

原子层外延生长(ALE)最初被设想为生长半导体化合物的一种方法,生长层具有大面积的非凡均匀性,层面厚度能被精确控制。当应用于金刚石时,ALE不仅仍保持上述特性,而且致力于解决悬挂碳键/石墨夹杂物问题。     

CZ法砷化镓单晶生长中熔体流动状态转换

考虑浮力、热毛细力、离心力和科里奥利力的情况下, 对CZ法砷化镓单晶生长中熔体流动和传热建立了三维时相关紊流数学模型. 通过数值求解预测到了熔体中流动状态的转变. 结果表明, 熔体中温度梯度驱动的浮力与热毛细力的联合作用和晶体旋转产生的离心力与科里奥利力的联合作用相匹配时, 熔体流动为非轴对称流动; 当其中一方占优势时, 熔体流动为轴对称流动. 流动为非轴对称流动时, 熔体中出现斜压热流体波. 由轴对称流动转变为非轴对称流动的机制为斜压不稳定性. 得到了能描述不同条件下熔体流动状态的流动区域图. 数值结果对优质砷化镓单晶生长具有重要的参考价值.     

砷化镓气相外延生长反应系统的研究

一、引言为了重复地、可控地制备高质量的GaAs外延材料,建立一个高气密性,抗强腐蚀性的外延生长反应系统,采用Ga-AsCl_3—H_2系统是首要的,而且是必不可少的。由于AsCl_3具有极强的腐蚀性,能够提供制作反应系统的材料是很少的,只有石英、聚四氟乙烯等材料。虽然氟橡胶具有耐腐蚀,优良的机械弹性等优点,为许多工作者所采用,但是大量事实说明氟橡胶仍经不住AsCl_3的强烈腐蚀,并且是外延材料质量低劣的重要原因之一。因此,设计并建立一个高气密性,抗强腐蚀性的外延生长反应系统     

不同厚度对分子束外延生长GaSb薄膜的影响

采用分子束外延(MBE)在GaAs衬底上生长GaSb薄膜,为了减小因晶格失配度较大所引起的位错密度,采用低温GaSb作为缓冲层.通过X射线双晶衍射仪和原子力显微镜分析得出,当低温GaSb缓冲层的厚度为20nm时,GaSb外延层中的位错密度最小,晶体质量最好.此外,缓冲层和外延层的厚度共同对GaSb薄膜晶体质量和表面形貌产生影响.     

MgxZn1-xO单晶薄膜的分子束外延生长及结构表征

用等离子辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO合金薄膜.在0≤x≤0.2范围内MgxZn1-xO薄膜保持着六角纤锌矿结构不变.原位反射式高能电子衍射图样和X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜.随着x值逐渐增大,Mg2+离子逐渐进入ZnO的晶格,X射线双晶衍射测得样品的(002)取向的半高宽度从0.249°增加到0.708°,表明结晶质量逐渐下降,(002)方向的X射线衍射峰向大角度方向移动,晶格常数c由5.205(A)减小到5.185(A).透射光谱的结果表明,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动,室温光致发光谱出现很强的紫外发光(NBE)峰,没有观察到深能级(DL)发射,且随着Mg掺入量的增加,紫外发光峰有明显的蓝移,这与透射光谱的结果是相吻合的.     

AsCl_3流率与外延生长砷化镓性质的关系

外延GaAs的载流子浓度和迁移率由于在AsCl_3-Ga-H_2的气流系统中AsCl_3的流量而发生变化。采用适当浓度的AsCl_3流量已获得高纯的外延层。当AsCl_3的流量为3.2×10~(-5)克分子/分钟和1.1×10~(-4)克分子/分钟时外延层的载流子浓度分别为2×10~(15)厘米~(-3)和2.5×10~(14)厘米~(-3)。     

水平掺硅砷化镓单晶生长过程中位错的控制

讨论了如何在水平砷化镓单晶生长过程中进行位错控制,通过控制熔区的长短,使单晶的生长过程更趋稳定,和控制生长界面的形状以及界面处的温度梯度,减少了位错的产生和增殖.采取以上措施可以在一定程度上降低位错.     

PbSe单晶薄膜的分子束外延及其表面微结构

用分子束外延技术在BaF2（111）衬底上生长了PbSe单晶薄膜,观测了表面形貌和微结构．结果表明,在高Se／PbSe束流比（≥0．4）条件下,PbSe按照二维层状模式生长,外延层中的应力通过位错滑移发生塑性形变而获得充分弛豫,获得的PbSe薄膜是具有单原子层平整度的表面台阶和螺旋结构;降低Se／PbSe束流比至0．2,首次在PbSe样品表面观察到规则的三角形纳米孔状结构;当Se／PbSe束流比为0时,PbSe薄膜表面出现三维岛状结构,应力只能得到部分弛豫．在BaF2（111）衬底上分子束外延生长PbSe单晶薄膜的最佳温度为450℃．     

晶面取向对同质外延单晶金刚石生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,在天然金刚石的(100)、(110)以及(111)晶面上进行了同质外延生长单晶金刚石的研究,分析了这三个晶面上同质外延生长的特点。结果表明,不同的晶面上金刚石的生长速率和形貌显著不同。(110)晶面生长速率最快,表面由一系列大小不同的四面体组成,(100)晶面次之,呈现出排列规整的生长台阶,而(111)晶面生长速率最低,表面光滑平整,(100)和(111)的这种二维生长表面粗糙度明显小于(110)的一维生长表面,而这些特点与其生长模式密切相关。虽然在(111)晶面生长出了质量理想、表面平整的单晶金刚石,但是与(100)和(110)晶面外延生长的单晶金刚石相比,其质量还是较低。     

分子束外延生长液晶光阀用ZnSxSe1-x薄膜的研究

描述了ZnSxSe1-x光盲紫外液晶光阀的结构和工作原理 ,并从器件的电学模型出发 ,着重讨论了整体器件对ZnSxSe1-x光敏层的特殊要求。采用分子束外延技术在ITO导电玻璃上制备了具有 (111)面定向生长结构的ZnSxSe1-x多晶薄膜 ,通过控制反应时的生长参数 ,制备出了符合器件设计要求的光敏层薄膜。室温下 ,该薄膜的紫外 /可见光响应对比度大于10 3 ;响应波长截止边可通过控制薄膜中的Se组分 ,在 (36 0～ 4 10 )nm范围内连续可调 ;薄膜的暗电阻率在 (4 32× 10 9～ 2 0 3×10 11)Ω·m之间 ,并随着晶粒的增大而减小 ;在液晶光阀工作的低频段 (<2 0 0Hz) ,其光 /暗阻抗比在 0 2 2～ 0 36之间。     

选择激发基本参数法识别镀金层以及测定其厚度

本文选择了Mo靶和Sn靶作为二次靶激发样品,同时应用无标样基本参数法计算样品谱图的拟合金含量,以此来识别样品是镀金的还是K金的,并测定了镀金层的厚度,本方法测定镀金层的范围为0—6μm,测定的偏差≤0.15μm,相对偏差≤15％。     

分子束外延生长GaN薄膜的新方法

CaN是一种宽禁带半导体材料,它可以用来制作蓝绿光到近紫外波段的发光器件,近年来在国际上受到很大的重视。外延生长优质GaN薄膜已成为国外在Ⅲ-Ⅴ族半导体外延生长的新的主攻目标之一。生长GaN的技术美键之一是需要有产生高激活率的N源,迄今国际上所采用的N源由于激活率不够高,虽能生长好的六角结构的GaN薄膜,但不能生长结构特性良好的立方GaN     

国内首次用分子束外延生长出短周期InAa／GaSb超晶格

中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室采用分子束外延技术，成功地在GaAs村底上生长出高质量Gasb厚膜材料和2～3μm波段InAs／GaSb超晶格材料。这是国内首次用分子束外延技术在GaAs衬底上生长出短周期InAs／GaSb超晶格。     

半导体超薄层微结构的外延生长技术

半导体超薄层外延是超晶格与量子阱研究的技术基础。化学束外延、原子层外延、迁移增强外延、选择区域外延、激光辅助外延和低温Ｓｉ外延等是在分子束外延和金属有机化学气相沉积基础上发展起来的几种新型超薄外延技术。本文着重介绍了这些外延工艺的生长机理及其研究进展。     

半导体超薄层微结构的外延生长技术

半导体超薄层外延是超晶格与量子阱研究的技术基础。化学束外延、原子层外延、迁移增强外延、选择区域外延、激光辅助外延和低温Si外延等是在分子束外延和金属有机化学气相沉积基础上发展起来的几种新型超薄层外延技术。本文着重介绍了这些外延工艺的生长机理及其研究进展。     

(111)晶面同质外延生长单晶金刚石的研究

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在天然金刚石衬底的(111)晶面上同质外延生长单晶金刚石,研究了沉积温度、CH_4浓度以及小角度偏离(111)晶面的衬底对金刚石生长的影响。采用SEM和Raman对外延生长的金刚石进行表征,结果表明:高沉积温度、高CH_4浓度条件下,金刚石呈现出无序的多晶生长现象,随着沉积温度的降低,形貌和质量明显提高,在低沉积温度条件下金刚石表现出一致的单晶生长,但是表面形貌较为粗糙。进一步降低CH_4浓度可外延生长质量高、表面平整的单晶金刚石,速率达4.7μm/h.使用倾斜抛光方法将部分衬底面偏离(111)晶面约6°,对比实验发现,微小偏离(111)晶面的斜面衬底在高沉积温度、高CH_4浓度条件下也能生长出质量较好的单晶金刚石,生长速率明显提高,达到了9μm/h。     

GaN基异质外延生长的ZnO单晶电输运特性研究

报道了一种新方法生长的ZnO单晶的电输运特性,利用该方法在GaN外延膜表面生长了尺寸为25 mm×25 mm,平均厚度7 mm的ZnO单晶块。通过研究ZnO单晶不同深度处的电输运特性,判断了ZnO单晶内部不同位置的结晶质量。以GaN表面为起始面,沿[0002]方向,随着距GaN表面距离的增加,常温下的ZnO单晶载流子浓度从1.28×10¹⁹降到4.00×10¹⁷ cm^-3,载流子迁移率从64.9升至144 cm²/(V·s),电阻率从7.53×10^-3升至1.09×10^-1Ω·cm。位错密度计算结果表明,随着远离GaN衬底,晶体内位错密度逐渐减少,二次离子质谱测试结果中,Ga⁺等杂质含量随着远离GaN衬底逐渐减少,在距离GaN表面约4 mm以后,主要杂质含量明显降低。由此表明,采用价格相对较低的GaN衬底可以获得较大尺寸,品质较好的ZnO单晶。