基于高温扩散的AlGaAs靶制备

基于高温扩散理论,研究了不同温度下Al在GaAs中的扩散情况。利用扫描电子显微镜(SEM)对Al在GaAs中的浓度分布和Al与GaAs的界面进行了表征。结果表明:当扩散温度较低时(650℃),Al在GaAs中扩散较快,可获得较佳的扩散结果。当温度升高后(800℃),GaAs中的As挥发增强,其在Al和GaAs界面处富集,阻碍了Al向GaAs中的扩散。最后根据实验结果,利用Fick定律计算了在650℃下AlGaAs靶的制备时间。     

直流磁控溅射TiN/GaAs肖特基结的电学特性研究

本文研究了经直流磁控溅射制备的TiN/GaAs肖特基结的电学特性.给出了不同退火温度下I-V,C-V测量结果及TiN/GaAs与Au/GaAs,Ti/GaAs,Al/GaAs接触特性的比较.应用AES与XPS进行肖特基结的表面和界面剖析,发现退火过程中TiN膜的氧化,N在TiN膜中的再分布及TiN-GaAs接触界面上的化学重组对肖特基结的接触特性有重要影响.     

InP/GaAs材料和器件的直接键合

采用三步法在GaAs衬底上实现InP材料的键合,通过X-射线光电子谱(XPS)对样品键合界面进行化学价态和深度分布分析.结果表明,键合温度小于450℃时,样品界面主要由三维氢键网络组成;大于450℃时界面处发生互扩散,Ⅴ族元素主要在界面处富集,而Ⅲ族元素具有较深的扩散.因此提出界面层以InGaAs、InGaP为主,这种界面化学态的变化对样品的Ⅰ-Ⅴ特性和键合强度都具有实质意义的影响,同时由于异质结带阶的存在,要获得良好的电学性质和强度,键合温度并不是越高越好,而是存在一个最佳温度.最后,在GaAs衬底上成功地键合了InGaAs/InP光电探测器.     

掩膜层生长导致n-GaAs表面化学组分的变化对微波器件性能的影响

利用AES和ESCA能谱仪和离子剥离相结合的方法,研究了不同温度下在n型GaAs上淀积SiO_2掩膜层的n-GaAs(100)表面化学组分的变化对形成肖特基结和欧姆接触的影响.在这基础上提出,通常淀积SiO_2过程是以淀积SiO_2为主,并伴随着GaAs本体氧化和As-O 键中的As挥发和氧转移到Ga上来形成附加的Ga_2O_3的两个物理过程所组成.解释了400℃淀积SiO_2掩膜层的3mm混频器各项性能优于700℃淀积SiO_2掩膜层的4mm混频器,而后者性能不够理想的原因是由于金属/n-GaAs界面处仍有β-Ga_2O_3而引起较多的界面缺陷所致.在An-Ge-Ni/GaAs界面处很薄的 β-Ga_2O_3对 An-Ce-Ni欧姆接触性能影响不大.但长期存放后在Au-Ge-Ni表面上形成的Ga_2O_3对欧姆接触就有影响.     

TiSi_x/GaAs肖特基接触的退火特性

本文对用分层电子束蒸发法形成的TiSi_x/GaAs的肖特基接触特性进行了研究,分析了不同组分下经快速退火和常规退火后TiSi_x的电阻率,与GaAs接触界面的热稳定性,化学稳定性及所形成肖特基结的电特性.结果表明:TiSi_21/GaAs界面在975℃、12秒快速退火下表现出好的热稳定性和化学稳定性,所形成的肖特基接触具有良好的电特性,在800℃、20分钟的常规退火下,界面处有Ti的堆积和某种界面化学反应.对于快速退火工艺,TiSi_2可满足作为自对准 GaAs MESFET栅极材料所要求的界面稳定性.     

硅化物与GaAs肖特基接触的快速退火特性

本文对WSi_x,TiSi_x和PtSi_x与GaAs的肖特基接触进行了研究,比较了不同组分下这三种硅化物在快速退火和常规退火后的电阻率、与GaAs接触界面的热稳定性、化学稳定性及所形成肖特基结的电特性.结果表明:TiSi_x的电阻率仅约为WSi_x的1/3;WSi_(0.8)/GaAS界面和TiSi_2/GaAs界面均具有好的热稳定性和化学稳定性;PtSi_x/GaAs界面经500℃以上的热处理表现出热不稳定性.运用快速退火工艺,WSi_(0.8)及TiSi_2均可满足作为自对准GaAs MESFET栅极材料的要求.     

GaAs表面化学组分变化对肖特基二极管性能的影响

利用AES分析研究了经不同腐蚀所引起的n-(100)GaAS表面化学组分的差异,同时应用C-V法、I-V法和G-V法测量了在不同化学组分的n-GaAs表面上电镀形成的Ni/n-GaAs肖特基二极管的主要物理参数和Ni/n-GaAs的界面态的位置,俘获截面积及其界面态密度.研究结果表明,n～GaAs表面化学组分的不同直接影响肖特基势垒的高度、结的陡度、结附近载流子浓度分布、理想因子和饱和电流密度等.找到了最佳的腐蚀条件,获得了接近理想的肖特基结;同时还观察到Ni/n-GaAs界面中存在两种类型的界面态:其一界面态密度低,俘获截面积大;其二界面态密度高,俘获截面积小.这两种界面态与肖特基结的性能和势垒形成或费米能级钉扎密切相关.三种不同组分表面的Ni/n-GaAs界面费米能级钉扎的位置在禁带中几乎相同.     

Al/a-Si:H界面反应和热处理行为光发射研究

利用XPS和AES对Al/a-Si∶H界面进行了研究.实验结果表明,最初阶段Al淀积在a-Si∶H上出现金属团.Al淀积量超过一定值后,起化学反应的Al和Si形成了互溶区,同时没有化学反应的Al在表面上形成金属Al层.此外,真空热处理加剧了Al/aSi∶H的界面反应和元素互扩散.     

MBE的新方法—迁移增强外延技术

在较低的温度下进行外延生长,这对提高外延层的掺杂梯度,防止层间互扩散和单片集成片子上的横向扩散都是很有利的。生长高质量的外延片,要保证吸附原子在生长表面上的快速迁移。但是,在一般分子束外延(MBE)技术中,Ga和Al在As稳定的表面上迁移得非常慢,因而MBE生长的高质量     

Ge/Si(100)界面互扩散的喇曼光谱

利用喇曼光谱研究了不同温度下在Si(100)衬底上异质外延Ge层由于扩散引起的Ge/Si异质结界面互混以及表面活化剂Sb对其的影响.结果表明表面活化剂Sb的存在大大抑制了界面的互扩散,在650℃下也没有观察到明显的界面互混.没有Sb时,在500℃下已存在一定程度的界面互混,界面互混程度随外延层生长温度的增高而增强.这种互扩散的差别与成岛生长时应变释放有关.     

Ge/Si(100)界面互扩散的喇曼光谱

利用喇曼光谱研究了不同温度下在Si(100)衬底上异质外延Ge层由于扩散引起的Ge/Si异质结界面互混以及表面活化剂Sb对其的影响.结果表明表面活化剂Sb的存在大大抑制了界面的互扩散,在650℃下也没有观察到明显的界面互混.没有Sb时,在500℃下已存在一定程度的界面互混,界面互混程度随外延层生长温度的增高而增强.这种互扩散的差别与成岛生长时应变释放有关     

GaAs/Si/AlAs异质结的带阶和GaAs生长温度的影响

用分子束外延 (MBE)设备制备了 Ga As/ Al As和 Ga As/ Si/ Al As异质结 ,通过 XPS分别研究了异质结界面处 Si层厚度为 0 .5 ML 和 1ML 对异质结带阶的调节 ,得到最大调节量为 0 .2 e V;通过 C- V法研究了异质结的Ga As层在不同温度下生长对 0 .5 ML Si夹层的影响 ,得到 Si夹层的空间分布随 Ga As层生长温度的升高而扩散增强的温度效应 ,通过深能级瞬态谱 (DL TS)研究了在上述不同温度下生长的 Ga As层的晶体质量 .     

影响WSi_x与GaAs接触特性的因素

自对准工艺可以降低GaAs FET的源漏电阻,提高跨导和截止频率.难熔金属硅化物WSi_x可用于自对准工艺.为得到较好的与GaAs接触的肖特基势垒特性和高温稳定性,本文较详细地实验研究了影响WSi_x与GaAs接触特性的诸因素,指出,除表面态外,主要有三种因素使WSi_x与GaAs之间的肖特基势垒二极管(SBD)性能变差:(1)Si在WSi_x中的含量;(2)界面情况——存在于GaAs表面的天然氧化层、退火后的互扩散和界面上生成的化合物;(3)溅射淀积WSi_x薄膜前,GaAs表面薄层的晶格状态.第三种因素对SBD性能的影响是在最近的实验中得到的.     

多晶硅/CoSi_2/Si结构热稳定性研究

本文利用俄歇电子谱(AES)、X射线衍射(XRD)和电学测量等方法研究了原位掺杂多晶硅/CoSi_2/Si_(衬底)多层结构在700—900℃的温度范围内在惰性气体和真空中进行热处理的稳定性.结果表明,当退火温度低于 850℃,这种结构有良好的热稳定性.当温度高于 850℃,多晶硅与硅化物间将发生互扩散和界面反应.随着退火温度升高,在惰性气体的气氛中,CoSi_2迁移到表面层,而硅外延生长在硅衬底上,形成 CoSi_2/Si 双层结构;在真空中热处理仍可保持 poly-Si/CoSi_2/Si 三层结构.     

异质结InP/InGaAs探测器欧姆接触温度特性研究

为了研究异质结InP/InGaAs探测器帽层的欧姆接触特性,采用Au/p-InP传输线模型(TLM),对比不同退火温度下的接触特性,在480℃、30 s的退火条件下实现室温比接触电阻为3.84×10~(-4)Ω·cm~2,同时,对欧姆接触的温度特性进行了研究,发现随着温度降低比接触电阻增加,在240~353 K温度范围内界面电流传输主要为热电子-场发射机制(TFE);240 K以下,接触呈现肖特基特性.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对界面处的扩散程度和化学反应进行了分析,发现经过480℃、30 s退火后样品界面处存在剧烈的互扩散,反应产物Au_(10)In_3有利于改善Au/p-InP的接触性能.     

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。     

Al-Mo-Ti-PtSi-Si金属化系统特性研究

本文用AES法结合I-V、C-V等测量研究了Al-Mo-Ti-PtSi-Si金属化系统的特性,结果表明:该系统的钛层中有部分钛在溅射过程中被氧化;在热处理过程中,Ti及其氧化物作为阻挡层较Mo更稳定.Ti、Mo作为阻挡层经500℃以及500℃以下温度的退火时,PtSi-Si肖特基结的特性可保持稳定,退火温度到600℃时,Al开始在阻挡层比较薄弱的地方通过阻挡层到达Si界面,使阻挡层破裂并失效. 此外还用AES法分析了PtSi-Si结构的样品,结果表明:原Si片表面的天然氧化层最终分散在形成的硅化铂内,Si可能是形成大部分PtSi的扩散元.     

n—GaAs Ti／Mo／Ti／Au肖特基势垒接触失效机理的研究

为了弄清界面态、电徙动、界面扩散及反应对肖特基势垒接触和器件电学特性的影响,我们对以Ti/Mo/Ti/Au作为栅金属的GaAs MESFET进行了四种不同的应力试验:1.常温反偏(HRB)。2.高温反偏(HTRB)。3.高温正向大电流(HFGC)。4.高温贮存(HTS)。HRB试验中从0.64eV减少到0.62eV,理想因子n略有增大。HTS试验中Φ_b从0.67eV增加到0.69eV。分析表明,这归因于界面氧化层的消失,以及Ti与GaAs的反应;HFGC试验结果表明其主要的失效模式为烧毁,其次为电徙动及断栅现象。AES分析表明,应力试验后的样品,其肖特基势垒接触界面发生模糊,有明显的互扩散和反应发生。     

Cu-GaAs(110)界面的同步辐射光电子谱研究

本文用同步辐射光电子谱研究了在室温n型GaAs(110)解理面上蒸发淀积的Cu-GaAs(110)界面和肖特基势垒的形成.Ga3d和As3d光电子谱随Cu的厚度的变化表明:在小于0.5单原子层(ML)Cu时只观察到能带的刚性弯曲,并无明显的界面反应;在大于1MLCu时出现明显的界面反应,形成处于界面的金属Ga和处于Cu表面的As;Cu有岛状生长的迹象.由谱分解的结果确定了在3—60A Cu范围内界面费米能级的位置在导带底以下约0.9eV处.肖特基势垒在0.5MLCu时已大部分(～80％)形成,在3MLCu时就完全形成.讨论了Cu-GaAs(110)界面和肖特基势垒形成的机制.     

用背散射实验技术分析Pt/GaAs接触界面

用背散射实验技术和俄歇电子能谱研究了250-450℃温度范围内 Pt/GaAs的界面性质.样品为在 n-GaAs上溅射 1000A|°的 Pt层.研究结果表明,在 300℃处理 20分钟后,界面产生固相反应.先是Ga原子向Pt扩散并溶于Pt形成固溶体,然后留下的As在界面处生成PtAs_2. 当退火温度高于400℃时,反应终止,生成GaPt和PtAs_2两平衡相,不再出现新相.