MOCVD GaAs中剩余杂质的研究

使用MOCVD技术生长GaAs,结果表明,纯度GaAs中起支配作用的电活性杂质是C和Si。综合C和Si的作用,建立了简单的热力学模型,得到As/Ga比对载流子类型和浓度影响的解析表达式,并且与实验结果符合得很好。生长的GaAs外延层室温载流子浓度为9×10~(14)cm~(-3),迁移率为5100cm~2/V·s。     

MOCVD生长纯度GaAs中起支配作用的剩余浅杂质研究

<正> 一、引言 众所周知,高纯外延材料是器件制作的基础。但是,在实际工艺过程中,尽管采用高纯源,总不免有不同种类、不同含量的杂质进入外延层。这就是非有意掺杂。MOCVD生长纯度GaAs中非有意掺杂元素主要来源于TMG。在AsH_3-TMG体系MOCVD生长GaAs中,非有意掺杂载流子浓度随As/Ga比变化,并存在由p至n型导电类型的变化。由于AsH_3分压成为导电类型变化的界限,那末,在外延层中起支配作用的电活性杂质就是起着两性杂质作用的Ⅳ族元素。本文根据对不同纯度TMG的比较,结合对外延层的理化分析,认为起支配作用的是C和Si。文中建立了简单的热力学模型,用实验数据确定平衡常数,获得了载流子浓度和类型随输入As/Ga比变化的解析公式,并与实验结果符合良好。生长的GaAs电参数为:N=9×10~(14)cm~(-3),μ=5100cm~2/V·S。     

GaAs非对称波导形耦合器研究

在(100)GaAs同质结外延衬底上(波导层厚3μm,杂质浓度n~-≈10~(15)/cm~3)研制了非对称波导X交叉型3dB耦合器,对称波导条宽6μm,分叉角0.8°;非对称波导宽臂条宽6.5μm,窄臂条宽5.5μm。分叉角0.4°,波导脊高1μm。实验结果证明,该器件具有良好的3dB耦合特性,并获得15dB的消光比,可以成为集成光学的基础元件之一,在研制2×2集成光学器件方面有广泛地应用前景。     

氩气氛中高纯GaAs的外延生长

采用AsC_T_3-Ga-Ar系统外延生长 GaAs,获得了77K电子迁移率为 2.05 × 10~3cm~2/V·s和峰值迁移率高达 3.78 ×10~5cm~2/V·s(在 35K)的结果.为了比较,用同一批源材料分别在Ar气和N_2气系统中外延生长GaAs,井作了霍尔测量.结果表明,Ar气系统较有利于制备高纯GaAs,尤其是生长厚度较薄的外延层.光致发光研究结果揭示了Ar气系统中生长未掺杂外延层的主要残留受主杂质是碳.     

优质GaAs/Si材料的研制

用国产分子束外延设备(Ⅳ型)在p型Si衬底上用三阶段生长法生长出优质GaAs外延层。测试样品为2μm厚,n型掺杂浓度5×10~(16)cm~(-3)。测量结果为x射线双晶衍射回摆曲线半峰宽225弧秒;低温光荧光谱半峰宽在10K时为5meV,外延层表面位错密度10~6cm~(-2)。     

能获得均匀阈值电压的GaAs栅SISFET

<正> 日本电子综合技术研究所最近试制了一种以GaAs作栅材料的自对准增强型FET—SISFET,获得了均匀的阈值电压。制作方法是:在半绝缘GaAs衬底上,用分子束外延方法连续生长非掺杂的GaAs(1.35μm)、非掺杂的Al_(0.4)Ga_(0.6)As(4nm)、掺硅的N~+-GaAs(0.5μm)。掺硅层的载流子浓度为1×10~(18)cm~(-3),生长温度约为690℃,GaAs层的生长速度为0.68μm/h,AlGaAs层的为     

烘烤温度对Ga_(0.47)In_(0.53)As液相外延纯度的影响

本文报导(100)InP衬底上液相外延生长的高纯GaInAs及其性质。可重复地获得低载流子浓度(3.8～5.4×10~(14)cm~(-3))和高电子迁移率(在77K,为47000～51000cm~2V·s)。研究了源Ga-In-As熔体烘烤温度对外延层纯度的影响。光致发光研究和van der Pauw测量的结果表明,通过适当的热处理可去除源溶液中的受主杂质和施主杂质。     

MBE生长的InSb和InASxSb1—x的载流子浓度剖面分布

在(111)InSb 和(100)GaAs 衬底上,用分子束外延技术生长了 InSb 和 InAs_xSb_(1-x)外延层。用自动电化学 C—V 法测量了外延层的载流子浓度剖面分布。结果表明:(1)外延层呈 P 型;(2)InSb/GaAs 异质外延层的载流子浓度为(1～2)×10~(16)cm~(-3),比相应的同质外延层 InSb/InSb 的(1～2)×10~(17)cm~(-3)小一个数量级;(3)生长层的载流子浓度剖面分布和质量取决于衬底表面的制备。讨论了有关问题。     

低噪声GaAs MESFET有源层的Si~+注入

本文叙述了用Si~+注入GaAs形成低噪声MESFET有源层的初步实验结果.获得了峰值载流子浓度为1～2×10(17)cm~(-3)、在交界面处迁移率≥3000cm~2/V·s的有源层,制出了在2GHz下NF为0.9dB、G_a为14.5dB的双栅FET和9.5GHz下NF为2.0dB、G_a为9.5dB的单栅FET.实验结果表明,采用Si~+注入沟道的器件达到了汽相外延器件的最佳性能,某些参数超过了汽相外延器件.     

世界固体电子新闻

<正> 休斯研究所报导了低噪声0.1μm栅长GaAs MESFET的实验结果。该器件是用MBE技术在半绝缘GaAs衬底上连续生长不掺杂AlGaAs p~-缓冲层和GaAs p~-缓冲层,6×10~(18)cm~(-8)有源层,5×10~(16)cm~(-3)势垒层以及6×10~(18)cm~(-3)接触层。其优点是:器件有效电长度缩短,寄生电容减小,栅极对沟道电荷控制增强,势垒高度提高,栅极漏电降低,而大带隙的AlGaAs层加强了对载流的制约。制得的FET性能为:最大跨导g_m=600mS/mm,输出电导g_o=30mS/mm,电压增益(g_m/g_o)=20,据称,是迄今GaAs MESFET和GaAs/AlGaAs MODFET(0.3μm栅)所报导的最好结果。电流增益截止频率f_T超过65GHz,最高80GH;     

采用离子注入MOCVD缓冲层制作的MESFET

采用离子注入的金属有机化学汽相淀积(MOCVD)缓冲层制作了低噪声GaAs金属-半导体场效应晶体管(MESFET)。在12GHz下,0.5μm(栅长)×300μm(栅宽)的FET器件的噪声系数可达1.46dB,相关增益达到10.20dB。此结果证明,采用离子注入MOCVD缓冲层能制成极好的GaAs LNFET,它可以与采用AsCl_3汽相外延和分子束外延制作的类似器件所得的最佳结果相比拟。     

分子束外延低温生长GaAs缓冲层

<正>在低的衬底温度(约300℃)下生长的GaAs层具有较高的电阻率,较小的光敏特性。低温生长的GaAs层用于MESFET作缓冲层,能够消除背栅效应,改善光敏特性等。国外研究结果表明,低温GaAs缓冲层为富砷结。 用国产MBE—Ⅲ型分子束外延设备进行低温生长GaAs层的研究。半绝缘GaAs衬底温度约580℃,生长约50nm GaAs层。反射高能电子衍射(RHEED)的衍射图样为(2×4)结构。然     

用低压MOCVD技术在Si衬底上一步生长GaAs层

用3～4乇低压 MOCVD 技术在 Si(100)<011>偏4°衬底上成功地生长了 GaAs 外延层,使用的源材料是 TEG 和AsH_3,温度为590～610℃。这是一种一步生长技术,没有初始缓冲层或中间层。5μm 厚的 GaAs 层具有1×10~6～5×10~6/cm~2的蚀坑密度。对于4.5～5μm 厚GaAs 层的(400)反射,x 线衍射的 FWHM     

分子束外延生长GaAs单晶薄膜

本文报导首次用自制的分子束外延(MBE)炉生长GaAs单晶薄膜的初步工艺实验。用一个喷射炉装GaAs多晶作As源,另一个喷射炉装Ga作Ga源。把GaAs(100)衬底腐蚀、清洗后置于衬底台上,调节喷射炉的温度使分子束强度比(As_2)/()Ga为5～10左右,其衬底保持在适当温度时进行外延生长。从电子衍射的花样和外延层厚度等测试结果表明:使用MBE成功地生长出了GaAs单晶薄膜。     

Si衬底上的HgCdTe光伏探测器

利用CdTe和GaAs中间外延层,首次在Si衬底上制作了HgCdTe红外光伏探测器。在热循环之后未观测到这些器件(截止波长为5.5μm,在80K时R_0A高达200Ωcm~2)有裂缝或衰变。次级离子质谱测定法和俄歇数据证明:CdTe缓冲层使中间GaAs外延层中Ga的扩散,不致在高达500℃的生长温度下无意中使p-HgCdTe转变为n型。     

半导体激光器

我们利用普通的液相外延(LPE)技术在n~+-GaAs衬底上制得均匀性良好的高质量四层外延片:第一层n-GaAlAs,厚25μm,载流子浓度为～1×10~(18)cm~(-3),第二层GaAs,有     

用于FET器件的GaAs高阻汽相外延层的杂质鉴别

采用 Ga/AsCl_3/H_2汽相外延在掺杂半绝缘衬底上生长 FET 的缓冲层。用霍耳、光霍尔、阴极荧光以及新的深能级瞬态电流法(DLTS)研究了缓冲层的双层结构。此双层结构由上层的高纯 n~-层(10~(13)≤n≤10~(15)cm~(-3);70000≤μ≤150000cm~2V~(-1)s~(-1))和下边的高阻补偿区两个部分组成。采用电解质-GaAs 接触,观察到 p 型界面。迁移率分布与界面和衬底的碳和铬(可能还有铁)的外扩散有关。并由此提出补偿模型。     

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。     

InP/GaAs异质外延及异变InGaAs光探测器制备

借助超薄低温InP缓冲层,在GaAs衬底上生长出了高质量的InP外延层,在InP外延层中插入了15周期In0.93Ga0.07P/InP应变层超晶格(SLS),进一步阻断了失配位错穿透到晶体表面,提高了外延层的晶体质量,这样2.5 μm厚InP外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)ω扫描半高全宽(FWHM)值降低至219 arcsec,该InP外延层的室温光荧光(PL)谱线宽度仅为42 meV.在此基础上,只利用超薄低温InP缓冲层技术就在半绝缘GaAs衬底上成功地制备出了长波长异变In0.53Ga0.47As PIN光电探测器,器件的台面面积为50 μm×50 μm,In0.53Ga0.47As吸收层厚度为300 nm,在3 V反偏压下器件的3 dB带宽达到了6 GHz,在1 550 nm波长处器件的响应度达到了0.12 A/W,对应的外量子效率为9.6%.     

砷化镓多层外延及其在场效应晶体管上的应用

用三个料瓶的 Ga-AsCl_3-H_2外延系统,在掺铬 GaAs 半绝缘衬底上成功地连续生长了缓冲层(n~-)、有源层(n)的 GaAs 外延结构。缓冲层(n~-)的室温迁移率在6000厘米~2/伏·秒左右,有源层的室温迁移率在4500厘米~2/伏·秒左右。用这种结构的外延片制备的 GaAs 低噪声场效应晶体管,在6千兆赫下,噪声系数(N_F)可达2.7分贝,增益可达9分贝;在12千兆赫下,N_F 为3.68分贝,增益为4.8分贝;制备的功率器件,在6千兆赫下输出功率可达550毫瓦,增益4分贝左右。使用这种系统还试验生长了欧姆接触层(n~+)-有源层(n)-缓冲层(n~-)结构的外延材料,在器件制备上已初步看到 n~+-n-n~-结构比 n-n~-结构有更好的效果。