可控电参数低位错InP单晶制备

本文给出了一种制备电参数可控、低位错密度 InP 单晶的双掺杂技术。采用本技术,在高压单晶炉内,用炉内直接合成 LEC 法,结合掺杂剂的选择和适量掺杂,已制备出载流子浓度在1～30×10~(17)/cm~3 范围内可控,位错密度在0～3×10~4/cm~2 范围内的 n 型 InP 单晶材料。用这一技术也可常规地制备电阻率ρ>10~7 Ω·cm,位错密度<5×10~4/cm~2 的大直径半绝缘 InP 单晶材料。材料用于制造长波长激光器、光电探测器和发光管。使用结果表明,器件特性有明显改善,发光效率和器件成品率都有明显提高。     

导模法生长大尺寸高质量β-Ga2O3单晶

以高纯Ga2O3为原料,使用自主设计的单晶生长炉,采用导模(EFG)法生长了2英寸(1英寸=2.54 cm)未掺杂的高质量β-Ga2O3单晶.研究了保护气氛对抑制Ga2O3原料高温分解速率的影响,对制备的β-Ga2O3单晶的晶体质量、位错和光学性能进行了测试和表征.结果表明,CO2保护气氛能够极大地抑制Ga2O3材料的高温分解,当CO2生长气压为1.5×105 Pa时,Ga2O3的平均分解速率低于1 g/h.(100)面β-Ga2O3单晶的X射线衍射(XRD)摇摆曲线测试结果表明,其半高宽低至29 arcsec,表明晶体具有较高的质量;对晶体(100)面进行了位错腐蚀,结果显示其位错密度较低,约为4.9×104 cm-2;傅里叶变换红外光谱仪测试结果显示,β-Ga2O3单晶在紫外、可见光透过率达到80％以上.     

4英寸无位错GaAs单晶研制成功

据日本孟山都公司报道,该公司制备3时无位错单晶炉及单晶直径自动控制技术加以改进,采用垂直外加磁场全液封工艺,在不增加掺In量的前提下,实现了4时无位错GaAs单晶的生长.测量表明,腐蚀坑密度一般为50     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

掺Sn-InP单晶的制备(摘要)

由于InP单晶材料在微波器件和光电器件等方面的应用,使InP单晶得到迅速的发展。英国MR公司利用LEC方法已生产出φ80mm,重3Kg的InP单晶。yasuo Seki等人利用杂质钉扎效应已拉出重掺(Zn,s)低位错和无位错InP单晶。国内近几年,在多晶合成和单晶制备等方面也取得较大进展。本实验采用L4316Ⅱ/ZF型高压单晶炉,对掺Sn-InP单晶进行了研制。在φ60mm的石英坩埚中,装100—130克InP多晶和45克B_2O_3,掺0.1%重量的Sn。拉晶时炉内压力     

富磷熔体中生长的φ100 mm掺硫InP单晶研究

采用原位磷注入合成法在高压单晶炉内合成富磷的磷化铟 (In P)熔体 ,并利用液封直拉法 (LEC)生长出了 1 0 0 mm In P掺硫单晶材料。对富磷单晶分别用快速扫描光荧光谱技术、腐蚀金相法和扫描电镜进行了研究。结果表明在富磷量足够大的情况下 ,晶片上会出现孔洞 ,并对孔洞周围位错的形成原因及分布进行了分析。 1 0 0 mm In P单晶的平均位错密度也没有明显的增加 ,为今后生长更大尺寸的完整 In P单晶奠定了良好的基础     

钇铝石榴石单晶的位错结构及光学不均匀性的研究

发现可用偏振光学方法来研究与Y_3Al_3O_(12)(Nd~(3+))内单独位错有关的双折射。用钇铝石榴石单晶研究了按[110]方向生长单晶的位错结构。讨论了位错对晶体激光特性的可能影响。列出了与晶体相组分被破坏及杂质分布不均匀有关的光学不均匀性研究结果。     

锗单晶的位错研究

采用金相分析方法研究了锗单晶的位错,腐蚀试剂的选择对位错的显示有较大影响。实验表明,铁氰化钾腐蚀液能清晰地显示出锗单晶的位错,其位错腐蚀坑的形状是三角形,经过计算,锗单晶的位错密度大约为11 339根/cm2。     

外延生长的Gd掺杂CeO2薄膜内位错的透射电子显微学表征

利用脉冲激光沉积（ pulsed laser depositon, PLD）方法在YSZ（ Y2 O3 stabilised zirconia）单晶衬底上外延生长了Gd掺杂的CeO2薄膜（gadolinium doped CeO2,GDC）。利用透射电子显微镜（TEM）对GDC／YSZ界面以及GDC薄膜内部的位错结构进行了表征。实验发现,界面处存在周期性分布的失配位错,界面失配主要通过失配位错释放。 GDC薄膜内部存在两种不同的位错,其中一种为纯刃型位错,另外一种为混合型位错。     

大尺寸β-Ga2O3晶片的机械剥离及性能北大核心

针对β—Ga2O3单晶易解理的特性,研究了晶体形状对其（100）主解理面的机械剥离影响。结果表明,棱角较为平缓的体单晶机械剥离时容易出现碎裂,而棱角尖锐的体单晶极易实现机械剥离,并且成功剥离出尺寸大于30mm×10mm的β-Ga2O3单晶片。测试了剥离的β-Ga2O3单晶片微观形貌、表面粗糙度、晶体质量以及位错。结果显示,剥离的β-Ga2O3单晶片具有高的表面质量;原子力显微镜（AFM）测试表明,晶片整体表面粗糙度小于1nm,存在0．5～1nm厚的原子台阶;晶片X射线衍射（XRD）摇摆曲线测试显示,其半高宽（FWHM）值低至50arc-sec,表明晶体具有较高的质量;对晶片进行位错腐蚀,结果显示制备的β-Ga2O3晶片具有较低的位错密度,约为6×10^4cm^-2。     

Si~+注入GaAs红外快速退火实验研究

本文研究了GaAs MESFET有源层和n~+层Si~+注入的红外快速退火行为。用该技术获得的有源层和n~+层的载流子浓度与迁移率分别为1～2×10~(17)cm~3和3000～3500cm~2/V·s以及1～2×10~(18)cm~(-3)和1500cm~2/V·s,制成的单栅FET每毫米栅宽跨导为120mS,在4GHz下,NF=1.1dBGa=12.5dB。实验证实了快速退火比常规炉子热退火具有注入杂质再分布效应弱和对衬底材料热稳定性要求低的优点。对两种退火的差别在文中也作了讨论。     

Low emitter resistance GaAs based HBT's without InGaAs caps

Low emitter resistance is demonstrated for AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors using Pd/Ge contacts on a GaAs contact layer. The contact resistivity to 2-10×10¹⁸ cm ^-3 n-type GaAs is 4-1×10^-7 Ω-cm² . These are comparable to contact resistivities obtained with non-alloyed contacts on InGaAs layers. The non-spiking Pd/Ge contact demonstrates thermal stability and area independent resistivity suitable for scaled devices. The substitution of Pd/Ge for AuGe/Ni GaAs emitter and collector contacts reduced by an order of magnitude the emitter-base offset voltage at high current densities and increased f_t by more than 15% with significantly improved uniformity for devices with 2 and 2.6 μm wide emitters having lengths two, four and six times the width     

基于MOCVD技术的长波AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器

采用n型掺杂背面入射AlGaAs/GaAs量子阱结构,用MOCVD外延生长和GaAs集成电路工艺,设计制作了大面积AlGaAs/GaAs QWIP单元测试器件和128×128、128×160、256×256 AlGaAs/GaAs QWIP焦平面探测器阵列。 用液氮温度下的暗电流和傅里叶红外响应光谱对单元测试器件进行了评估,针对不同材料结构,实现了9 μm和10.9 μm的截止波长; 黑体探测率最高达到2.6×109 cm·Hz1/ 2·W-1 。 将128×128 AlGaAs/GaAs QWIP阵列芯片与CMOS读出电路芯片倒装焊互连,成功演示了室温环境下目 标的红外热成像;并进一步讨论了提高QWIP组件成像质量的途径。     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

Quantum-well-doped FET (QUD-FET)

A novel FET using a 2DEG is presented. The FET has an AlAs/GaAs/AlAs single quantum well with planar doping in the centre of the GaAs layer. The conduction channels are composed of a 2DEG generated in undoped GaAs layers outside the well. The measured 2DEG concentration was 1.8?2 × 1012cm?2 with electron mobilities of 3500cm2/Vs at RT and 10500cm2/Vs at 77K. A 1.5?m-gate-length FET exhibits a maximum transconductance of 174 mS/mm and a maximum current exceeding 300 mA/mm at 77K.     

Low Dit, thermodynamically stable Ga2O3-GaAs interfaces: fabrication, characterization, and modeling

Thermodynamically stable, low D_it amorphous Ga₂ O₃-(100) GaAs interfaces have been fabricated by extending molecular beam epitaxy (MBE) related techniques. We have investigated both in situ and ex situ Ga₂O₃ deposition schemes utilizing molecular beams of gallium oxide. The in situ technique employs Ga₂O₃ deposition on freshly grown, atomically ordered (100) GaAs epitaxial films in ultrahigh vacuum (UHV); the ex situ approach is based on thermal desorption of native GaAs oxides in UHV prior to Ga₂O₃ deposition. Unique electronic interface properties have been demonstrated for in situ fabricated Ga₂O₃-GaAs interfaces including a midgap interface state density D_it in the low 10¹⁰ cm^-2 eV^-1 range and an interface recombination velocity S of 4000 cm/s. The existence of strong inversion in both n- and p-type GaAs has been clearly established. We will also discuss the excellent thermodynamic and photochemical interface stability. Ex situ fabricated Ga₂O₃-GaAs interfaces are inferior but still of a high quality with S=9000 cm/s and a corresponding D_it in the upper 10¹⁰ cm^-2 eV^-1 range. We also developed a new numerical heterostructure model for the evaluation of capacitance-voltage (C-V), conductance-voltage (G-V), and photoluminescence (PL) data. The model involves selfconsistent interface analysis of electrical and optoelectronic measurement data and is tailored to the specifics of GaAs such as band-to-band luminescence and long minority carrier response time τ_R. We will further discuss equivalent circuits in strong inversion considering minority carrier generation using low-intensity light illumination     

Al_xGa_(1-x)As/GaAs调制掺杂结构的MBE优化工艺生长

通过对MBE工艺中影响GaAs和AlGaAs材料质量的生长关键工艺实验研究,优化了MBE生长AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构工艺。用GEN-ⅡMBE设备生长AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构材料,得到了高质量的AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构材料。用范德堡法研究材料特性,得到材料参数的典型值:二维电子气浓度在室温时为5.6×1011cm-2,电子迁移率为6000cm2/V·s;在77K低温时浓度达3.5×1011cm-2,电子迁移率为1.43×105cm2/V·s。用C-V法测量其浓度分布表明,分布曲线较陡。典型的器件应用结果为:单管室温直流跨导达280mS/mm,在12GHz时均有8dB以上的增益。     

Microwave performance of GaAs MOSFET with wet thermally oxidized InAlP gate dielectric

This paper reports the first demonstration of a microwave-frequency operation of a GaAs MOSFET fabricated using a wet thermal oxidization of InAlP lattice-matched to GaAs to form a native-oxide gate insulator. Devices with 1-/spl mu/m gate lengths exhibit a cutoff frequency (f/sub t/) of 13.7 GHz and a maximum frequency of oscillation (f/sub max/) of 37.6 GHz, as well as a peak extrinsic transconductance of 73.6 mS/mm. A low-leakage current density of 3.8/spl times/10/sup -3/ A/cm/sup 2/ at 1-V bias for an MOS capacitor demonstrates the good insulating properties of the /spl sim/ 11-nm thick native gate oxide.     

硅化物与GaAs肖特基接触的快速退火特性

本文对WSi_x,TiSi_x和PtSi_x与GaAs的肖特基接触进行了研究,比较了不同组分下这三种硅化物在快速退火和常规退火后的电阻率、与GaAs接触界面的热稳定性、化学稳定性及所形成肖特基结的电特性.结果表明:TiSi_x的电阻率仅约为WSi_x的1/3;WSi_(0.8)/GaAS界面和TiSi_2/GaAs界面均具有好的热稳定性和化学稳定性;PtSi_x/GaAs界面经500℃以上的热处理表现出热不稳定性.运用快速退火工艺,WSi_(0.8)及TiSi_2均可满足作为自对准GaAs MESFET栅极材料的要求.     

半绝缘GaAs单晶的研制

本文介绍原位合成生长半绝缘GaAs单晶研究与杂质分析结果。Ga、As比的控制,坩埚材料,热处理等条件均对单晶质量产生影响。制得直径75mm、重2.2kg的半绝缘GaAs单晶。典型电参数为:ρ300K≥10~7Ω·cm,μ300K=5380cm~2/V·s。经850℃热处理15分钟,Rs>10~7/□。利用本实验制得的半绝缘GaAs单晶,经外延、离子注入后制成的场效应管性能良好。