用多层加热器LEC方法和同时掺镓和砷生长半绝缘低位错磷化铟单晶

用多层加热器VM-LEC工艺和同时掺镓和砷拉制了直径为2in的半绝缘低位错磷化铟单晶。熔体中镓和砷的浓度小于10~(19)～10~(20)cm~(-3)就能有效地把位错减小到1～5×10~3/cm~(-2)。镓和砷的掺入没有影响电阻率和光荧光谱。在单晶上生长的外延层中没有观察到失配位错。     

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。     

掺铬砷化镓汽相外延

使用 Ga/As Cl_3H_2系统,以 CrO_2Cl_2作掺杂剂生长半绝缘掺铬GaAs 外延层,电阻率的数量级可达10~8欧姆·厘米。这表明铬起着深能级受主的作用,其激活能为0.57电子伏,约可补偿浓度为10~(16)厘米~(-3)的浅能级施主。载流子浓度为1.2×10~(17)厘米~(-3)、迁移率为5200厘米~2/伏·秒的掺硫 n 型层可在一次试验中连续生长在半绝缘外延层上。边界层陡峭适用于场效应晶体管。     

650～700℃ LPE生长三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As/(100)Inp

首先用正规溶液模型,在650～700℃间计算了In_(0.53)Ga_(0.47)As的液相组分。通过实验调整,在653℃、684℃和701℃LPE生长了与(100)InP衬底晶格匹配的非故意掺杂三元合金In_(0.53)Ga_(0.47)As,并测量了其外延层的载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。684℃生长的外延层具有光滑的表面彤貌,室温下其载流子浓度为3.7×10~(15)cm~(-3),霍尔迁移率为9.07×10~3cm~2/v·s,电阻率为0.19Ω—cm。     

砷化镓的高纯度外延生长

利用气密性好,干燥度高的 AsCl_3—Ga—H_2系统,能够连续得到77°K 下的迁移率为1.8～2.1×10~5厘米~2/伏·秒的砷化镓外延层。明确了迁移率随生长层厚度的减薄而减小以及三氯化砷浓度与生长层载流子浓度的对数呈直线关系。报导了实验用的装置及生长方法的详细情况。     

高性能高密度平面碲锡铅探测器阵列

在PbSnTe衬底上用液相外延生长铅-锡碲层并通过很好限定的氧化物窗进行杂质扩散,已制备成可再现的高质量光伏探测器。外延层的载流子浓度约为4×10~(16)厘米~(-3),衬底的约为5×10~(18)厘米~(-3)。代替光致抗蚀剂作绝缘层用的氧化物层没有针孔并很好地附着在PbSnTe表面上。采用标准光刻和扩散技术制成了平面单片探测器阵列。在77K时,124(2×2密耳)元阵列的平均阻抗-面积乘积为1.85欧·厘米~2。在300K背景和180°视场时,在11微米不加增透膜情况下的平均量子效率和峰值探测度(D~*)分别为40％和2.6×10~(10)厘米·赫~(1/2)/瓦。     

在混合气体下砷化镓的液相外延生长

在一钯扩散的氢和砷蒸汽混合气流下进行了砷化镓的液相外延生长。发现在混合气流下的液相外延对于制备高质量的接近化学计量组份的砷化镓外延层是有效的。采用混合气流获得的未掺杂外延层的载流子浓度和77°K 时迁移率分别为10~(12)厘米~(-3)的数量级和170,000厘米~2/伏·秒。在混合气流下生长的外延层的杂质浓度比起在氢气流下生长的大约少5～10倍。室温下的光电容测量表明,外延层中有1.36微米的深能级。这可能与砷空位或铜占据砷空位有关。     

高速砷化镓肖特基势垒场效应晶体管

如果工艺问题得到解决,砷化镓肖特基势垒场效应晶体管就可实现高速。图1示出功率一增益与频率的关系曲线。预先进行测试,系统的误差约为±1分贝。频率达17千兆赫,预计 fmax(?)30千兆赫。这种晶体管的有源层为外延生长的砷化镓,它由镓/三氯化砷汽相工艺淀积而成。其厚度为0.27微米,n 型(掺硒)。迁移率μ=2600厘米~2/伏·秒,自由载流子浓度 n=6×10~(16)厘     

高纯外延砷化镓

据报导日本电气通信研究所采用一种密闭的AsCl_3-Ga-H_2汽相外延系统,重复地生长出了高纯度的砷化镓外延层。低温(77°K)迁移率在1.8×10~5～2.1×10~5厘米~2/伏·秒的范围内。改变AsCl_3的浓度能够获得载流子浓度低于10~(15)厘米~(-3)的材料。已获得了载流子浓度为(2.0～5.3)×10~(13)厘米~(-3)的外延层,而且重复性较好。实验发现,当     

分子束外延GaAs掺Se

利用Se电化学喷射炉产生的Se分子束,对分子束外延(MBE)GaAs掺杂,获得了载流子浓度为 10~(15)-10~(15)cm~(-3)的N型 GaAs. 载流子浓度 8.0 ×10~(15)-5.76 × 10~(15)cm~(-3)范围相应的室温迁移率为6350-5200cm~2/V·s.还研究了各种生长参数对载流子浓度的影响.对实验结果给予了定性的解释.     

外延砷化镓的性质与AsCl_3温度的关系

用 AsCl_3—Ga—H_2开管流动系统外延生长 GaAs 晶体获得了以下各种电性能:(i)当 AsCl_3温度从20℃变到0℃时,在掺 Cr 半绝缘衬底上所生长的外延层中载流子浓度从2.5×10~(14)厘米~(-3)变到2×10~(15)厘米~(-3)(ii)如果在外延沉积前降低 Ascl_3的温度,在外延层——(掺Sn 低阻)衬底交界面处能观察到高阻区,若在生长过程中降低 Ascl_3温度,反而会出现低阻区。在较高的 AsCl_3温度下生长时,外延层表面会出现棱锥,使用偏离(100)面5度切割的衬底可以消除这些棱锥。     

红外探测器:开管汽相迁移生长的Pb_(1-x)Sn_x Te外延膜

开管汽相迁移已经在Pb_(1-x)Sn_xTe(100)面衬底上面生长Pb_(1-x)Sn_xTe 外延膜。就表面光滑度和电气特性这两方面而论,原生长的膜适于制作探测器列阵。所利用的料源组分从过量1%金属到过量1%碲。所实现的生长速度为每小时高达3—4微米。原生长外延膜的载流子浓度在3×10~(16)厘米~(-3)——3×10~(17)厘米~(-3)范围内,与生长温度和料源组分有关。在未经表面处理的原生长的薄膜上面制作的带有半透明电极的肖脱基(Schottky)势垒探测器。20—40     

MCT液相外延薄膜的生长和特性

用开管水平液相外延系统从富Te溶剂中生长了不同x值的MCT薄膜。经X射线衍射、Hall电学参数、红外光谱、扫描电镜、X射线能谱仪和电子通道花样分析测试,结果表明:外延薄膜表面平整,光学参数较好,纵向、横向组份均匀,晶体结构完整,电学参数较好,外延膜质量优良。短波材料(n型):载流子浓度3.54×10~(14)cm~(-3),迁移率1.63×10~4cm~2V~(-1)s~(-1);中波材料(n型):载流子浓度9.95×10~(14)cm~(-3),迁移率为1.76×10~4cm~2V~(-1)s~(-1);原生长波材料(n型):载流子浓度为2.15×10~(15)cm~(-3),迁移率2.00×10~4cm~2V~(-1)s~(-1)。     

用于场效应晶体管的砷化镓的氢化物汽相外延生长

利用氢化物的汽相外延技术(AsH_3+HCl+Ga+H_2)生长了适宜制备金属半导体场效应晶体管的GaAs外延材料。外延材料的性质和由这种材料制备的场效应晶体管的特性同液相外延技术及比较通用的AsCl_3汽相外延生长技术所得的相类似。在面积约为6.5厘米~2的衬底上,外延层薄层电阻的均匀性约为5％(对平均值的偏离)。建立了一种生长缓冲层的新技术。实验发现,将NH_3掺入AsH_3的气流时,可以使4～9×10~(15)厘米~(-3)的本底杂质浓度降低到小于10~(14)厘米~(-3)。通过调制生长时的气体流量,在一次工艺生长流程内制备了较复杂的n~+/n/缓冲层结构。     

用阴极溅射法淀积的原生Cd_xHg_(1-x)Te外延层的结构和电学性质

采用汞蒸汽等离子体阴极溅射法,在一些CdTe衬底上(总面积为20厘米~2)同时生长了碲镉汞外延层。外延层和衬底之间的过渡区很窄(约80毫微米),沿外延层表面(4厘米~2)的组分变化小于±0.01CdTe克分子分数。在4K到300K之间测量了CdHgTe外延层的霍耳系数。在77K测量,对于在300℃淀积的外延层(Cd组分为0.20克分子分数),得到的结果为:n大约等于5×10~(16)厘米~(-3);霍耳迁移率为12000厘米~2/伏·秒。对于在250℃淀积的外延层的结果为:p=1×10~(17)厘米~(-3);霍耳迁移率为55厘米~2/伏·秒。     

微波器件用的外延砷化镓的生长和评价

用液相外延(LPE)法生长了单层、双层和三层结构的外延层。在1(1/2)吋长的片子上生长的外延层有可控性好、厚度均匀以及表面好等特征。多层结构中的每层生长厚度为0.3～30微米。77°K的霍尔迁移率从73,800厘米~2/伏·秒,(N=1.4×10~(15)厘米~(-3))变到24,000厘米~2/伏·秒(N=1.3×10~(16)厘米~(-3))。把净载流子浓度和熔体中Sn的浓度作对比,计算了Sn在GaAs中的分凝系数,对<100>GaAs为7.9×10~(-5),对<111B>GaAs为2.6×10~(-4)。由这种材料并用一般的倒装技术而制造的耿氏器件,在54千兆赫下有高达4％的连续效率,而在9～10千兆赫时,连续效率猛增至12.5％。这一技术已被成功地用来生长为制造变容管、雪崩管、场效应管和光阴极所需的外延层。     

GaAs和GaAs_(1-x)P_x外延沉积的多片生长系统

本文描述了在多至8个衬底上同时沉积外延层的系统。在外延层中物理和电学特性均具有高度的均匀性。片内层厚的变化低于10％,而每炉片间层厚的典型变化为±5％。GaAs_(1-x)P_x薄层的组分变化无论是在片内或是每炉片间均低于±1％。用几种技术测定的电学数据表明片内和每炉片间具有极高的掺杂均匀性。对于轻掺杂的GaAs薄层在300°K下的迁移率>6000厘米~2/伏·秒,而且>7000厘米~2/伏·秒的迁移率也经常获得。本文中叙述了载流子浓度为1×10~(15)/厘米~3至3×10~(19)/厘米~3的n型和5×10~(16)/厘米~3至5×10~(19)/厘米~3的P型的材料制备工艺。     

分子束外延砷化镓单晶薄膜

MBE GaAs单晶薄膜的载流子浓度(1.8-8)×10~(16)cm~(-3),室温迁移率 3000-5000cm~2/V.3最高达5466cm~2/V.s,相应的77K迁移率为1.59 ×10~4cm~2/V.s.对高杂质浓度的外延层进行了阴极荧光(4.2K) 和SIMS 测量分析.     

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。     

砷化镓中的硒注入

研究了400千电子伏的硒离子以3×10~(12)～2×10~(15)/厘米~2的剂量注入掺铬的半绝缘GaAs衬底中,并在800～1000℃的温度之间退火时,注入层的载流子浓度和迁移率的分布与剂量和退火温度的关系。退火中用溅射的氮氧化铝和氮化硅薄膜作为保护注入表面的密封剂。当沿随机方向或沿{110}面方向注入时,其载流子分布均呈现出“深尾”。业已发现,当注入剂量超过1×10~(14)/厘米~2时,为得到较高的载流子浓度和迁移率,退火温度不得低于900℃。用氮氧化铝膜密封的样品与用Si_3N_4膜密封的相比,载流子浓度要高2到3倍,且迁移率也略微高一些。用氮氧化铝薄膜作密封剂时,得到的最大载流子浓度大约是4×10~(18)/厘米~2。