用水平布里兹曼法生长GaSb单晶

GaSb是制作光电器件的重要衬底材料。在GaSb上外延生长三元或四元锑化物（如 AlGaSb、InGaAsSb或AlGaAsSb等）,其外延层晶格匹配良好,制成激光器介质损耗小、失散小、功率大,能很好地与氟化物玻璃光纤相匹配,可用于长距离光纤通讯。因此,GaSb是发展新一代光纤通讯与高速电子器件的基础材料。目前,生长GaSb单晶多用双坩埚法、氢气还原法与LEC法等直拉工艺。采用这些工艺易于获得大型锭条,但因GaSb熔点低、过冷度大且极易氧化,不易提高产品质量,产品位错密度通常在10~3～10~4cm~(-2)范围内。为此人们尝试以水平法生长GaSb单晶。     

半绝缘GaAs单晶中的微沉淀

利用 JEM-200CX 透射电子显微镜观察了原生未掺杂及掺铟的半绝缘 GaAs 单晶中的微沉淀相,发现含位错的晶体中均有 GaAs 的微多晶粒沉淀相,大小在5～100nm 不等。根据 EDXA 分析,这些微多晶粒是富砷的 GaAs,富砷的程度掺铟的比未掺的严重。沉淀相可能是由于晶体生长时,生长界面局部组份过冷所引起。     

水平三温区法制备低位错和无位错掺Si—GaAs单晶

本文叙述了水平三温区法制备低位错和无位错掺Si—GaAs单晶的工艺,介绍了三温区炉的结构,论述了掺Si—GaAs晶体与石英舟的沾润和单晶生长的有关问题。试验结果表明水平三温区炉工艺稳定,具有重现性。在本工艺的条件下,单晶生长率可达70％以上。(100)面生长,获得8厘米~2低位错单晶,位错密度小于2000厘米~2;(100) 面为5厘米~2无位错单晶,位错密度小于500厘米~(-2),在尾段有零位错样品。     

4英寸低位错锗单晶生长

采用直拉法生长 4 英寸低位错锗单晶,研究了热场温度梯度、缩颈工艺、拉晶工艺参数对单晶位错密度的影响,测量了单晶位错密度,结果表明位错密度小于3000.cm-2,满足空间GaAs/Ge太阳电池的使用要求.     

反偏籽晶晶向生长Φ2″HB-GaAs单晶

HB-GaAs ( 10 0 )片要偏离生长截面 5 4.7°～ 60°切割 (〈10 0〉和〈111〉之间的夹角是 5 4.7°)。如果籽晶方向与〈10 0〉之间的夹角少于 5 4.7°,称为反偏籽晶。而采用大于 5 4.7°角生长的单晶切割比较困难 ,尤其是厚度小于 3 0 0 μm的晶片。为了减少切割难度 ,可生长反偏籽晶的单晶 ,但要保证单晶能割出Φ2″( 10 0 )圆片 ,必须增加单晶锭的截面积。由于GaAs的热导率小 ,大截面单晶生长要困难得多。通过改变固液截面附近的加热元件结构 ,在特定方向加强了散热 ,延伸了温度梯度的线性范围 ,使用反偏籽晶 ,成功地生长了Φ2″HB GaAs单晶。和正偏籽晶单晶相比 ,这些单晶锭的切割破损率减少了 2 4% ,每 10 0mm长度出片数增加了 3 0 %。     

大截面低位错水平法GaAs单晶研制

本文在水平生长 GaAs 单晶中首次应用了等电子掺杂技术,在制备大截面晶体进一步降低位错密度方面取得了显著效果。研制的 HB-12型单晶(100)片面积达到12cm~2,位错密度<500cm~(-2),研制的 HB-18型单晶(100)片面积达18cm~2,位错密度<5000cm~(-2)。     

水平法生长无位错掺Si-GaAs单晶

用水平法生长成掺Si的无位错GaAs单晶。位错密度低于500厘米~(-2),电子浓度1-6×10~(13)厘米~(-3)。 水平法生长掺Si-GaAs单晶的主要困难是熔体与石英舟的沾润;其结果有二:(1)引入应力,得不到低位错的晶体;(2)易生孪晶,单晶率很低。 采用三温区法抑制Si与石英的反应,结合新合成工艺可以完善地解决沾润问题。注意选择籽晶的方向,可以减少孪晶的发生率。 克服上述问题后,用籽晶法可以生长成无位错的掺Si-GaAs晶体。     

液封凝固法生长不掺杂GaAs晶体

利用液封凝固法(LEF)生长了不掺杂的半绝缘GaAs晶体,该法的工艺特点为晶体在B_2O_3液封层内生长。实验结果表明,与沿用的液封直拉法(LEC)相比位错密度可降低约1个数量级,电学宏观均匀性也有所改善。位错密度的降低可能会引起不掺杂的SI-GaAs晶体中主要电子陷阱性质的改变。     

用溅射沉积生长高质量的GaAs外延膜

近来,溅射法已用于各种单晶元素、化合物、合金和超晶格半导体的生长。对于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体来说,单晶的生长大多与诸如InSb、GaSb、In_(1-x)Ga_xSb、InSb_(1-x)Bi_x和InSb/GaSb超晶格的Sb基化合物和合金有关。从非掺杂的GaAs源中,通过溅射沉积法在(100)掺Cr的GaAs衬底上生长GaAs外延膜。非故意掺杂的样品为n型高阻(10~5～10~9Ω·cm),室温迁移率高达5000cm~2/v·     

隧道二极管用锗单晶制备的温场设计

通过设计合适的温场，解决了重掺单晶生长过程中的组分过冷和位错密度高的问题，获得了高掺杂浓度高迁移率的无位错单晶。     

大直径〈100〉InP单晶生长

本文报道了用高压 LEC 法生长出〈100〉、φ50～60mm、重800g 左右的 InP 单晶。并用范德堡法、二探针法及电化学 C—V 法测定了晶体电学性质和载流子浓度分布,并与〈111〉方向生长的同类型晶体进行了比较。证实〈100〉方向生长的 InP 有较好的径向均匀性。电中性元素镓的掺入具有一定的掺杂效应。但由于镓在 InP 中分配系数较高,故仅在晶体上半部有比较明显的作用,而 S、Ga 双掺达一定浓度后可以较好地降低整个晶锭的位错密度。〈100〉方向 InP,孪晶的出现大多数在生长棱上,是由棱上{111}小面发展而成。此外,还讨论了孪晶生长机理。     

GaAs单晶材料发展现状和展望

概述了各种GaAs单晶生产工艺的发展现状 ,并进行了简要比较。目前 ,全世界GaAs单晶产量约 80～ 10 0t。随着各类GaAs器件和电路需求量的增长 ,GaAs单晶生产规模还在不断扩大 ;并因此带动了对原料Ga的强烈需求和价格上扬     

磁场在LEC法生长GaAs晶体中的应用

本文介绍了近年发展的在LEC法中应用磁场生长GaAs单晶的研究结果。对磁场应用的原理、设备及用于GaAs单晶生长作了较详细的论述。其中着重阐明了采用超导磁场生长半绝缘晶体的实际效果,指出施加磁场是生长均匀性和完整性良好的、符合集成电路要求的、大直径SI-GaAs晶体的有效措施之一。     

水平舟生长GaSb单晶的研制

文中详细地介绍用水平舟生长GaSb单晶的实验过程。简述水平单晶炉的结构及热场分布。用于晶体生长的石英舟经喷沙、Ga炼舟和HF浸泡等措施较好地解决了熔体与石英舟之间的沾润。本实验还特制了一个石英舟,它具有Ga、Sb分开脱氧、合成和去膜之功能,从而实现了Ga、Sb脱氧、合成、去膜和晶体生长在同一石英管内相继进行的新工艺。对GaSb单晶生长的诸多条件进行了详细地分析和讨论。实验结果表明用此法可作到晶锭的90%以上是单晶。掺Te—GaSb单晶的室温载流子浓度为1~3×10~(18)cm~(-3)。其对应的电子迁移率一般是在2500—2700cm~2/V·S的范围。已观察到晶体中位错密度的最小值和最大值分别为70cm~(-2)和1×10~3cm~(-2)。     

低位错锑化铟单晶的研制

在高频直拉单晶炉中,适当增加石英坩埚的高度,并在坩埚外附加一个石英套管,使之形成一个较为合理的热场。在这个新的热场中已拉制出直径为20～30毫米的低位错密度的Insb单晶。其位错密度接近于10~2厘米~(-2)。从而使InSb单晶的位错密度比原先制备的至少下降一个数量级以上。结合直拉单晶工艺和缩颈技术,对排除和降低位错的措施进行较为详细的实验研究,并就两种热场拉制的InSb单晶进行了位错对比分析和讨论。同时,观察到籽晶与熔体接触面因热冲击而新生的位错,其密度约为3×10~2厘米~(-2)。     

VGF法GaAs单晶位错分布的数值模拟和Raman光谱研究

采用数值模拟技术和Raman光谱法对4inch垂直梯度凝固(VGF)法GaAs单晶位错进行了研究。运用数值模拟软件计算了GaAs晶体生长过程中的位错分布,模拟计算与实验结果一致。通过Raman光谱测量,定量计算了晶片表面的残余应力分布。Raman测量结果表明,残余应力与位错密度分布基本一致。在VGF法生长的GaAs单晶中观察到了不完整的位错胞状结构,并利用Raman光谱法对其进行了微区分析。     

<100>P型4英寸无位错锗单晶的研制

从4英寸无位错锗单晶的生长温度梯度条件出发,设计开发了直拉法生长4英寸无位错锗单晶的双加热器热场系统;并对其热场进行了一系列的数值模拟研究,获得了4英寸无位错锗单晶的温度分布、轴向和径向的温度梯度分布以及热应力的分布结果:双加热器热场系统生长的锗单晶中轴向温度梯度在0.1~0.6 K·cm-1范围内,径向温度梯度为0.02~0.26 K·cm-1;锗单晶中局部区域的热应力值超过了锗单晶的临界切应力1 MPa,其他区域的热应力小于临界切应力。实验将双加热器热场系统中生长的无位错锗单晶,按要求切取测试片后进行位错腐蚀测量研究,获得测试片的位错密度和锗晶体的位错纵向分布。论文研究结果表明,锗单晶晶体中的应力分布数值模拟预期结果与实验生长的锗单晶位错腐蚀实验研究结果一致:该双加热器热场系统适合拉制4英寸无位错锗单晶;其位错呈离散分布,位错密度为350~480 cm-2。     

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单晶材料发展动态

介绍了Ⅲ Ⅴ族化合物单晶生长工艺包括LEC、VCZ、VGF/VB、HB的发展现状 ;欲生长大直径、高质量单晶 ,仍须对热传输和化学计量等问题进行深入研究。目前 ,全世界Ⅲ Ⅴ族半导体单晶产量约 80t,产值约 5亿美元。     

LEC GaAs直径76.2mm长500mm单晶

日本日立电线公司采用LEC(液封直拉)法拉制直径76.2mm(3英寸)GaAs单晶, 长度达到500mm已获得成功。晶锭重量达17kg,为世界第一。该公司去年9月采用LEC法拉制101.6mm GaAs单晶,长度为320mm,达到世界第一,并自年末开始已     

重掺碲(100) GaSb 单晶的研制

采用LEC工艺 ,通过特殊的过滤措施 ,可以批量拉制重掺碲的GaSb单晶材料。计算结果表明 ,在该生长系统及工艺条件下 ,碲在GaSb中的有效分凝系数约为 0 38。GaSb单晶EPD测试表明 :EPD沿径向分布呈“W”型 ,数量约为 1× 1 0 3cm- 2 ;沿晶体生长方向 (1 0 0 )变化不大。