MOMBE法生长重碳掺杂p型GaAs/In_xGa_(1-x)As应变超晶格

,罗晋生,白■淳一,山田巧,野崎真次,高桥清,鹿岛秀夫,德光永辅,小长井诚 中文摘要 本文采用以TMG、固体In和固体As作为分子束源的MOMBE法,首次成功地生长了空穴浓度高达1×10~(20)/cm~3数量级的重碳掺杂p型GaAs/In_xGa_(1-x)As(x=0.3)应变超晶格(SLS)结构,用XRD、Raman、PL和Hall测量等方法分析了样品特性,讨论了结构参数对应变弛豫及SLS特性的影响,结果表明,所得样品不仅具有很高的空穴浓度,而且具有较窄的等效禁带宽度,可望用于GaAs系HBT基区的制作。     

GaAs/InGaAs应变异质结构临界厚度的Raman散射和PL谱分析

采用室温Raman散射和低温光致发光(PL)谱,对以TMG,固体As和固体In作为分子束源的MOMBE法生长的GaAs/In_xGa_(1-x)As(x=0.3)单层异质结构和多量子阱结构中InGaAs应变层的临界厚度进行了实验研究。由应变引起的Raman散射峰位移,以及PL谱峰位置与应变和无应变状态下一维有限深势阱跃迁能量计算结果的比较可见,在In组分含量x=0.3的情况下,临界厚度H_c≤5nm,小于能量平衡理论的结果,而与力学平衡模型的理论值相近。     

高应变In_xGa_(1-x)As薄膜的结晶质量及光学特性

通过分子束外延(MBE)生长技术,在GaAs(100)基片上生长出单晶In_xGa_(1-x)As薄膜,利用反射高能电子衍射仪(RHEED)实时监控薄膜生长情况。对In_xGa_(1-x)As薄膜进行了X射线衍射(XRD)测试,结果显示该薄膜为高质量薄膜,且In组分(原子数分数)为0.51。光致发光(PL)光谱测试结果表明,室温下发光峰位约为1.55μm;由于In_xGa_(1-x)As薄膜中存在压应变,光谱峰位出现蓝移。Raman光谱显示GaAs-like横向光学声子(TO)模式的峰出现了明显展宽,验证了In_xGa_(1-x)As薄膜中存在应变。     

In_xCa_(1-x)As/GaAs应变量子阱结构中热载流子分布的皮秒光谱研究

用皮秒时间分辨荧光相关技术研究了In_xGa_(1-x)As/GaAS应变量子阱中的热载流手弛豫过程,结果表明,In组分x值(不同应变)对载流子弛豫寿命有明显的影响;与体材料相比,热载流子分布弛豫过程明显变慢,寿命明显增加.     

STUDY OF Zn,Zn-Cd DIFFUSION IN In_x Ga_(1-x)As

In this report,the diffusion of Zn,Zn-Cd in In_xGa_(1-x)As is investigated using ZnAs_2and ZnAs_2+Cd as diffusion sources.The effect of the diffusion temperature,diffusion time,a variety of the diffusion source andcomposition x of the material on the relation of the(X_j-t~(1/2))are given.The diffusion velocity X_j~2/t of Zn inIn_xGa_(1-x)As is faster than that of Zn-Cd in In_xGa_(1-x)As,and at 500-600℃,the surface acceptorconcentration is from 1×10~(19)to 2×10~(20)cm~(-3),which is higher than that of Zn in InP.Reduction ofcontact resistance by use of In_xGa_(1-x)As contact layer for 1.3μm LED can be expected.     

Study of Zn,Zn−Cd diffusion in In x Ga1−x As

 In this report,the diffusion of Zn,Zn-Cd in In_xGa_(1-x)As is investigated using ZnAs_2 and ZnAs_2+Cd as diffusion sources. The effect of the diffusion temperature,diffusion time,a variety of the diffusion source and composition x of the material on the relation of the(X_j-t~(1/2))are given.The diffusion velocity X_j~2/t of Zn in In_xGa_(1-x)As is faster than that of Zn-Cd in In_xGa_(1-x)As,and at 500-600℃,the surface acceptor concentration is from 1×10~(19)to 2×10~(20)cm~(-3),which is higher than that of Zn in InP.Reduction of contact resistance by use of In_xGa_(1-x)As contact layer for 1.3μm LED can be expected.     

氯化物法汽相外延生长In_xGa_(1-x)As/InP异质结构的研究

本文对InP衬底上氯化物法、合金源汽相外延生长多元化合物In_xGa_(1-x)As的规律作了研究。给出了In_xGa_(1-x)As外延层组分、生长速率与工艺参数的关系曲线。用电子计算机首次详细分析了合金源的In-Ga/AsCl_3/H_2系统的热力学平衡状态,获得了一系列理论曲线,并作出修正。对本系统生长的In_xGa_(1-x)As的动力学机理作了分析。实验中获得了与InP衬底晶格相匹配、晶体质量良好的In_xGa_(1-x)As外延层。     

780℃下液相外延生长周Al_xGa_(1-x)As的生长和掺杂特性

我们研究了780℃下液相外延生长Al_xGa_(1-x)As的生长特性和掺杂特性.本文给出了各种不同x 值的Al_xGa_(1-x)As的生长溶液组分的经验公式,测定了不同x值时的生长速率及掺Mg、Ge、Te、Sn样品的载流子浓度同x值的依赖关系.     

In_xGa_(1-x)As/InP混晶的长波长光学声子谱

本文报道In_xGa_(1-x)As/InP混晶的室温喇曼散射测试结果。所用的样品用MOCVD方法生长在〈100〉晶向的InP衬底上,混晶组分x值在0.17-0.5之间。实验结果表明,In_xGa_(1-x)AS混晶的年波长光学声子谱呈现双模行为,具有类GaAs和类InAs两个光学支,同时探索了晶体应力对LO声子模线型的影响。     

Q2D半导体电子和空穴统计

用半导体统计方法导出准二维半导体自由载流子面密度的数学表达式 ,并给出面密度与体密度之间关系式。采用二维半导体自由载流子面密度表示式和范德堡 -霍尔实验测量在衬底 Ga As上 MBE生长的 Q2 D的样品 Ga Sb和 In As1-x Sbx ( x≈ 0 .2 2 )禁带宽度 Eg,获得满意结果。     

Inx—Ga1—xAs／GaAs应变量子阱光学性质

研究了用分子束外延方法生长在GaAs(100)衬底上的In_xGa_(1-x)As/GaAs(x=0.1)应变多量子阱样品,观察了其光荧光谱和光调制反射谱的光谱结构,讨论了有关基态光跃迁和激发态光跃迁性质.根据实验结果给出了能带偏移比值为Q_c=0.69(Q_v=1-Q_c=0.31),并提出有关轻空穴束缚于GaAs层而形成Ⅱ类超晶格的重要佐证.     

In Ga As/Ga As超晶格的界面研究

In_xGa_(1-x)As/Ga As之间晶格失配度与X成线性关系,其最大值为7％。因而当外延层厚度大于临界厚度时在界面会产生微缺陷,这些缺陷对其材料性能有很大影响。因此对In x Ga_(1-x)As Ga As界面研究就显得很重要。本工作就GaAs衬底上MBE生长In_(0.2)Ga_(0.8)As/Ga As超晶格样品进行平面,断面的TEM研究。实验结果表明超晶格平整,均匀,只看到位错一种微缺陷。GaAs衬底内位错。表面机械损伤会在超晶格层内引入位错。在In Ga As Ga As界面上失配位错情况如图1所示。图1a为[110]方向衬象,可见界面上位错线及露头(箭头所示)倾转约30,在图1b中看到位错网络,箭头所示位错为1a中所示的露头。     

MBE In_xGa_(1-x)As/GaAs(001)系统晶格失配的研究

本文利用X射线双晶衍射和电子探针显微分析方法,研究了MBE In_xGa_(1-x)As/GaAs(001)系统的晶格失配与In含量x值的关系.在外延层厚度t_(?)～2μm的情况下,获得范性应变临界组份x_c=0.114.当xx_c时,外延层出现范性形变.     

MBE生长In_(0.52)Al_(0.48)AS/In_(0.53)Ga_(0.47)AS/InP材料

<正>人们普遍认为,InAlAs/InGaAs/InP系统是极有发展前途的低噪声、高频器件材料。因为与InP晶格匹配的In_xGa_(1-x)As中In组分x值为0.53,这比In_(x≤0.2)Ga_(1-x)As/GaAs赝配结构中In组分大得多,从而有大的电子饱和速度(2.6×10~7cm/s)和高的室温迁移率(～10000cm~2/V·s)。大的导带不连续性(0.5eV),使量子阱对电子的限制作用增强,且掺杂浓度高,因而二维电子气(2DEG)密度大。测量结果还表明,掺杂InAlAs中不存在类似AlGaAs中的DX中心。     

Cd_xHg_(1-x)Te晶体杂质导电区的载流子复合

研究了85K时,x=0.195～0.22,平衡载流子浓度n_0=3×10~(14)～6×10~(15)厘米~(-3)的n型Cd_xHg_(1-x)Te晶体中的带间俄歇复合。导出实现杂质导电区寿命最佳值的条件。计算了τ与组分和掺杂的关系。讨论了光灵敏度过低的样品中,体材料局部中心和微小不均匀度参加复合的可能性。     

气态源分子束外延生长扩展波长InGaAs探测器性能分析

从理论与实验两方面对截止波长为1.7μm(x=0.53),1.9μm(x=0.6)和2.2μm(x=0.7)p in InxGa1-xAs探测器性能进行了研究.对探测器暗电流的研究结果表明,扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器在反向偏置低压区,欧姆电流占据主导地位;在反向偏置高压区,缺陷隧穿电流占主导地位;且扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器的暗电流比In0.53Ga0.47As探测器增加较大.对探测器R0A随温度及i层载流子浓度变化关系的研究结果表明,在热电制冷温度下探测器性能可得到较大提高,i层的轻掺杂可使探测器的R0A得到改善.     

高铝含量AlxGa1—xAs／GaAs太阳电池的多片液相外延生长

介绍了高铝含量和 Mg 掺杂的 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs 太阳电池的多片液相外延(LPE)生长技术,分析了 Ga_(1-x)Al_xAs 生长熔体中 GaAs 的熔解度,载流子浓度与 Mg 含量及 x 值与铝组分的关系。用多片石墨舟液相外延生长的、具有高铝含量(x=0.9)的 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs 太阳电池,最高转换效率达17.7%。     

InP-HEMT中复合沟道的设计与生长

设计并生长了带有复合沟道的InP基HEMT材料,该材料具有较高的二维电子气浓度和迁移率。在使用In_xGa_(1-x)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As复合沟道时,当In组分等于0.7时得到较好的沟道输运性能;在使用InAs复合沟道时,得到了二维电子气浓度为2.3×10~(12)/cm~2、室温迁移率高达13600 cm~2/V·s的性能优良的HEMT材料。     

In_x Ga_(1-x)As/GaAs应变材料的生长与测试

利用国产Ⅳ型MBE设备,生长了长周期的In_xGa_(1-x)As/GaAs应变多量子阱结构,并利用x射线双晶衍射、低温光荧光、光吸收谱等多种实验手段来检验材料的质量。实验结果表明,材料具有优良的结构完整性。     

In_xGa_(1-x)As的俄歇电子谱定量分析

采用As元素作为内标对分子束外延生长In_xGa_(1-x)As进行定量俄歇分析。实验测定了元素相对灵敏度因子、基体修正因子和离子溅射修正因子,给出一个定量修正公式。检测结果与电子探针、X射线双晶衍射和手册灵敏度因子法等结果进行了比较。