半导体与微电子技术

0605770 具有GaAsN/GaAs超晶格的量子级联异质结构In0． 4Ga0．6As/GaAs量子点内次级电致发光=Intersublev- el electroluminescence from In0．4Ga0．6As/GaAs quan-     

粗糙GaAs(001)表面对In015Ga085As薄膜生长的影响

通过改变衬底降温速率的方法利用分子束外延(MBE)和扫描隧道显微镜(STM)联合系统制备了不同形貌的GaAs(001)表面。采用SPIP软件测量统计和Bauer定则理论分析,研究了粗糙GaAs(001)表面对In015Ga085As薄膜生长的影响。结果表明粗糙GaAs(001)表面存在大量的岛和坑,表面能增加,易于In015Ga085As薄膜层状生长形成平整表面。经计算,面积为100×100 nm2的粗糙GaAs(001)表面相对平坦GaAs(001)表面,其表面能增加了4.6×103 eV,大于生长厚度为15 ML的In015Ga085As薄膜应变能(2.3×103 eV),说明In015Ga085As薄膜在粗糙GaAs(001)表面的外延生长模式为层状生长。     

一种新材料结构的RTD器件的设计及实现

设计了一种带有Al0.22Ga0.78As/In0.15Ga0.85As/GaAs发射极空间层和GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs量子阱的共振隧穿二极管(RTD)材料结构,并且成功地制作了相应的RTD器件.在室温下,测试了RTD器件的直流特性,计算了RTD器件的峰谷电流比和可资电流密度.在分析器件特性的基础上,指出调整材料结构和优化工艺参数将进一步提高RTD器件的性能.     

用X射线衍射研究缓冲层对GaInAs材料的影响

用分子束外延方法制备了具有GaInAs组分渐变缓冲层和不具有GaInAs组分渐变缓冲层的Ga0.9In0.1As/GaAs结构的外延材料。利用高分辨率X射线衍射法(HRXRD)对制备的两种样品分别进行了测试分析。实验结果表明,GaInAs组分渐变缓冲层对外延生长在GaAs衬底上的Ga0.9In0.1As外延材料的晶体质量具有显著的改善作用,极大降低了由于外延层与衬底晶格不匹配所带来的影响。从X射线倒易空间衍射(RSM)二维图谱结果来看,具有GaInAs组分渐变缓冲层结构的样品,其Ga0.9In0.1As外延层与GaInAs组分渐变缓冲层接近完全弛豫,Ga0.9In0.1As外延层的应变降低,表面残留应力小于0.06%,同时,GaAs衬底与Ga0.9In0.1As外延层之间的偏移夹角明显变小。     

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。     

GaAs基InAlAs/InGaAsMHEMT直流特性研究

报道了用 MBE技术生长的 Ga As基 In Al As/In Ga As改变结构高电子迁移率晶体管 (MHEMT)的制作过程和器件的直流性能。对于栅长为 0 .8μm的器件 ,最大非本征跨导和饱和电流密度分别为 3 5 0 m S/mm和1 90 m A/mm。源漏击穿电压和栅反向击穿电压分别为 4V和 7.5 V。这些直流特性超过了相同的材料和工艺条件下 Ga As基 PHEMT的水平 ,与 In P基 In Al As/In Ga As HEMT的性能相当     

Surface Morphology and Photoluminescence of 1.3μm Wavelength In（Ga） As／GaAs Quantum Dots

Self-organized In0.5 Ga0.5As/GaAs quantum island structure emitting at 1.35 μm at room temperature has been successfully fabricated by molecular beam epitaxy(MBE) via cycled(InAs)1/(GaAs)1 monolayer deposition method.Photoluminescence(PL) measurement shows that very narrow PL linewidth of 19.2 meV at 300 K has been reached for the first time,indicating effective suppression of inhomogeneous broadening of optical emission from the In0.5Ga0.5As islands structure.Our results provide important information for optimizing the epitaxial structures of 1.3μm wavelength quantum dot （QD） devices.     

50周期的In_(0.3)Ga_(0.7)As/GaAs应变超晶格的生长

在本文，我们用一个低组分的InxGa(1-x)As缓冲层（x～0．01），有效地限制了50周期的In0.3Ga0．7As／GaAs应变超晶格本身弛豫所产生的位错，X射线双晶衍射测量结果表明使用这样缓冲层的超晶格质量明显改善，可以观察到12级卫星峰，而在没有这个缓冲层的样品上只能观察到3个衍射卫星峰．透射电子显微镜上观察到产生的位错被限制在这个缓冲层中或弯曲进入了衬底而没有进入所需要的外延层。     

Design and Realization of Resonant Tunneling Diodes with New Material Structure

A new material structure with Al0.22Ga0.78As/In0.15Ga0.85As/GaAs emitter spacer layer and GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs well for resonant tunneling diodes is designed and the corresponding device is fabricated.RTDs DC characteristics are measured at room temperature. Peak to valley current ratio and the available current density for RTDs at room temperature are computed.Analysis on these results suggests that adjusting material structure and optimizing fabrication processes will be an effective means to improve the quality of RTDs.     

大功率In(Ga)As/GaAs量子点激光器

利用分子束外延技术和 S- K生长模式 ,系统研究了 In As/Ga As材料体系应变自组装量子点的形成和演化 .研制出激射波长λ≈ 960 nm,条宽 1 0 0μm,腔长 80 0μm的 In( Ga) As/Ga As量子点激光器 :室温连续输出功率大于 3.5W,室温阈值电流密度 2 1 8A/cm2 ,0 .61 W室温连续工作寿命超过 3760小时     

MBE自组织方法生长InGaAs/AlGaAs量子线FET材料

利用分子束外延 (MBE)技术在高指数面 Ga As衬底上自组织生长了应变 In Ga As/Ga As量子线材料。原子力显微镜 (AFM)观测结果表明量子线的密度高达 4× 1 0 5/cm。低温偏振光致发光谱 (PPL)研究发现其发光峰半高宽 (FWHM)最小为 9.2 me V,最大偏振度可达 0 .2 2。以 Al Ga As为垫垒 ,In Ga As/Ga As量子线为沟道 ,成功制备了量子线场效应管 (QWR-FET)结构材料 ,并试制了器件 ,获得了较好的器件结果     

InP基功率HEMT结构材料分子束外延生长研究

从 3个层面研究了分子束外延 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In P功率 HEMT结构材料生长技术。首先 ,通过观察生长过程的高能电子衍射 (RHEED)图谱 ,确立了 Ga0 .47In0 .53As/ In P结构表面层的 MBE RHEED衍射工艺相图 ,据此生长的单层 Si-doped Ga0 .47In0 .53As(40 0 nm) / In P室温迁移率可达 6960 cm2 / V· s及电子浓度 1 .3 3 E1 7cm- 3。其次 ,经过优化结构参数 ,低噪声 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In P HEMT结构材料的 Hall参数达到μ30 0 K≥ 1 0 0 0 0 cm2 / V· s、2 DEG≥ 2 .5 E1 2 cm- 2 。最后 ,在此基础之上 ,降低 spacer的厚度、在 Ga0 .47In0 .53As沟道内插入 Si平面掺杂层并增加势垒层的掺杂浓度获得了功率 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In PHEMT结构材料 ,其 Hall参数达到μ30 0 K≥ 80 0 0 cm2 / V· s、2 DEG≥ 4 .0 E1 2 cm- 2 。     

GaAsSb/InP异质结晶体三极管

当 x～ 0 .5时 ,Ga As1 - x Sbx 的晶格与 In P衬底匹配 ,其带隙为 0 .72 e V,可用于 In P衬底上的异质结晶体三极管的基区材料。最近的实验结果表明 Ga As0 .5Sb0 .5/In P的能带为 型异质结构 :Ga As0 .5Sb0 .5的导带位于 In P导带之上 1 80 me V,其价带位于 In P价带之上 76 0 me V,该价带偏置几乎是 In Ga As/In P(378me V)的两倍 ,这种大的价带偏置有效地阻止了空穴重注入到发射区 ,并且更重要的是其导带偏置使得电子以弹道方式从 Ga As0 .5Sb0 .5基区发射到 In P集电区。因此 ,从能带工程的角度分析 ,Ga As0 .5Sb0 .5…     

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.     

A DBRTD with a High PVCR and a Peak Current Density at Room Temperature

AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs double-barrier resonant tunneling diodes(DBRTDs) grown on a semi-insulated GaAs substrate with molecular beam epitaxy is demonstrated.By sandwiching the In0.1Ga0.9As layer between GaAs layers,potential wells beside the two sides of barrier are deepened,resulting in an increase of the peak-to-valley current ratio (PVCR) and a peak current density.A special shape of collector is designed in order to reduce contact resistance and non-uniformity of the current;as a result the total current density in the device is increased.The use of thin barriers is also helpful for the improvement of the PVCR and the peak current density in DBRTDs.The devices exhibit a maximum PVCR of 13.98 and a peak current density of 89kA/cm2 at room temperature.     

快速热退火对带有 InGaAs盖层的 InAs/GaAs量子点发光特性的影响

系统地研究了快速热退火对带有 3nm Inx Ga1 - x As(x=0 ,0 .1,0 .2 )盖层的 3nm高的 In As/ Ga As量子点发光特性的影响 .随着退火温度从 6 5 0℃上升到 85 0℃ ,量子点发光峰位的蓝移趋势是相似的 .但是 ,量子点发光峰的半高宽随退火温度的变化趋势明显依赖于 In Ga As盖层的组分 .实验结果表明 In- Ga在界面的横向扩散在量子点退火过程中起了重要的作用 .另外 ,我们在较高的退火温度下观测到了 In Ga As的发光峰     

大应变InGaAs/GaAs/AlGaAs微带超晶格中波红外QWIP的MOCVD生长

基于中波红外(峰值响应波长4.5μm)量子阱红外探测器QWIP进行了大应变In0.34Ga0.66As/GaAs/Al0.35Ga0.65As微带超晶格结构的MOCVD外延生长研究。通过对生长温度、生长速率、Ⅴ/Ⅲ比以及界面生长中断时间等生长参数的系统优化,获得了高质量的外延材料。     

室温下高峰谷电流比、高峰电流密度的双势垒共振隧穿二极管

在半绝缘GaAs衬底上制作了AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管.在GaAs层中加入In0.1Ga0.9As层用以降低势垒两边的势阱深度,从而提高了器件的峰谷电流比和峰电流密度.为了减小器件的接触电阻和电流的非均匀性,使用了独特形状的集电极,总的电流密度也因此提高.薄栅也有助于提高器件的PVCR和峰电流密度.在室温下测得其峰谷电流比高达13.98,峰电流密度大于89kA/cm2.     

室温下高峰谷电流比、高峰电流密度的双势垒共振隧穿二极管

在半绝缘GaAs衬底上制作了AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管.在GaAs层中加入In0.1Ga0.9As层用以降低势垒两边的势阱深度,从而提高了器件的峰谷电流比和峰电流密度.为了减小器件的接触电阻和电流的非均匀性,使用了独特形状的集电极,总的电流密度也因此提高.薄栅也有助于提高器件的PVCR和峰电流密度.在室温下测得其峰谷电流比高达13.98,峰电流密度大于89kA/cm2.     

100nm GaAs MHEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长100nm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT(渐变组分高电子迁移率晶体管)。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件T形栅尺寸与工艺,从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能。最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到460mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.23V时的最大非本征跨导gm为940mS/mm,截止频率ft达到220GHz,最大振荡频率fmax大于200GHz。