近空间升华法制备CdZnTe厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在FTO玻璃衬底上制备CdZnTe多晶厚膜,并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、I-V测试仪等对CdZnTe厚膜的表面形貌、成分、结构以及光电性能进行分析表征。结果表明,所制备的CdZnTe膜均匀致密,随生长时间的延长,晶粒尺寸明显增大;不同厚度的CdZnTe膜均表现出沿(111)晶面的择优生长;CdZnTe厚膜的禁带宽度在1.53～1.56eV之间;电阻率在1010Ω.cm数量级,具有较好的光电响应,试制的薄膜探测器可用作计数型探测器。     

GaAS/Si(100)异质外延4°偏角衬底对外延层结晶质量的提高(英文)

用低压金属有机物化学汽相沉积法(MOCVD)在Si(100)无偏角和Si(100)4°偏角衬底上外延生长GaAs层。异质外延采用两步生长法,并分别优化了两种衬底上的非晶低温缓冲层的生长条件。用X射线双晶衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对两种衬底上的GaAs外延层进行了结构表征,其中Si(100)4°偏角衬底上1.8μm厚GaAs的(004)面XRD衍射半高全宽338 arcsec,同比在无偏角衬底上的半高全宽为494arcsec,TEM图片显示4°偏角衬底上外延层中的位错密度大大降低。     

ICB方法外延CdTe单晶薄膜

用ICB外延技术在NaCl解理面和(100)GaAs衬底上外延的CdTe单晶薄膜,以透射电子衍射及RHEED分析,都表明获得了好的单晶结构及平滑膜面。外延取向关系为:GdTe(100)//NaCl(100);当衬底预处理温度为480℃时,CdTe(100)//GaAs(100);当预处理温度为580℃时,CdTe(100) (111)//GaAs(100)。实验发现,当坩埚内CdTe蒸气压足够高时,薄膜生长体现出团粒束淀积所特有的规律,即随着团粒能量的增大,CdTe外延膜的结构质量显著改善。在CaAs衬底上外延所得的最好的CdTe膜,其双晶衍射摆动曲线半高宽为630arc,     

Si(111)衬底上HVPE GaN厚膜生长

在Si(111)衬底上,以MOCVD方法高温外延生长的AIN为缓冲层,使用氮化物气相外延(HVPE)方法外延生长了15Km的c面GaN厚膜.并利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)等技术研究了GaN厚膜的结构和光学性质.分析结果表明,GaN厚膜具有六方纤锌矿结构,外延层中存在的张应力较小,...     

离子束外延制备GaAs:Gd薄膜

室温条件下,用低能离子束外延制备了GaAs：Gd薄膜,X射线衍射(XRD)结果表明除了GaAs衬底峰没有发现其它新相的衍射峰,并借助于高分辨X射线衍射(HR-XRD)进一步分析了晶格常数的变化特点。俄歇电子能谱(AES)分析了样品表面的成分,及元素随深度的分布规律,在60nm深处元素的相对含量发生明显改变,运用原子力显微镜(AFM)揭示了样品表面的形貌特点。     

用MOCVD法在LiGaO2(001)上生长GaN的研究

LiGaO2单晶是目前所知的GaN最为理想的衬底材料，本研究用金属有机物气相沉积法（MOCVD）在LiGaO2(001)衬底上进行了外延生长GaN膜的试验，生长出了表面较为平整的GaN外延膜。应用原子力显微镜（AFM）、X射线粉末衍射（XRD）和高分辨X射线双晶衍射分别对衬底对外延膜和衬底材料进行了分析测试。结果表明，用MOCVD法可以在LiGaO2(001)衬底上生长出较高质量的无掺杂GaN(0001)外延膜。但由于MOCVD法是在高温还原气氛中生长GaN外延膜的，LiGaO2在这种气氛中不够稳定，实验发现衬底材料在生长过程中部分样品发生开裂，但没有发生相变。     

用MOCVD法在LiGaO2(001)上生长GaN的研究

LiGaO₂单晶是目前所知的GaN最为理想的衬底材料,本研究用金属有机物气相沉积法(MOCVD)在LiGaO₂(001)衬底上进行了外延生长GaN膜的试验,生长出了表面较为平整的GaN外延膜.应用原子力显微镜(AFM)、X射线粉末衍射(XRD)和高分辨X射线双晶衍射分别对衬底对外延膜和衬底材料进行了分析测试.结果表明,用MOCVD法可以在LiGaO₂(001)衬底上生长出较高质量的无掺杂GaN(0001)外延膜.但由于MOCVD法是在高温还原气氛中生长GaN外延膜的,LiGaO₂在这种气氛中不够稳定,实验发现衬底材料在生长过程中部分样品发生开裂,但没有发生相变.     

MBE方法在GaAs(001)衬底上外延生长GaSb膜

利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(HallEffect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性能和光学质量进行了研究。发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高。引入GaSb/AlSb超晶格可有效阻断进入GaSb外延层的穿通位错,对应的PL谱强度增强,材料的光学质量变好。     

用热壁外延法在CaAs(100)上生长ZnSe薄膜

用封闭和开口两种热壁外延法在GaAs(100)衬底上生长ZnSe薄膜。着重讨论了这两种方法对所生长薄膜质量的影响。α台阶仪的测量、X-射线衍射结果和Raman光谱的分析等一致表明,当实验偏离严格热壁外延技术时,所长薄膜的质量明显下降。在源温Tso=700℃、壁温Tw=550℃、衬底温度Tsu=320℃时,用封闭(严格)的热壁外延法成功地长出质量较佳的ZnSe(100)单晶薄膜。XPS测量分析表明此单晶薄膜中Zn和Se的成分比为1:1。     

CdZnTe晶体欧姆接触电极的制备工艺研究

高阻CdZnTe晶体是X射线及γ射线探测最优秀的材料.制备CdZnTe探测器最关键的技术之一就是在CdZnTe表面制备出欧姆接触薄膜电极.关于在CdZnTe晶体表面制备接触电极用导电薄膜,大都是采用蒸发镀膜技术,膜层与CdZnTe晶体结合不很牢固.本论文主要开展了在CdZnTe晶体上欧姆接触电极的选材和制备工艺的研究.理论分析了金属与CdZnTe半导体的接触关系,根据影响因素选择Cu/Ag合金作为电极薄膜材料.利用射频磁控溅射法成功地在CdZnTe晶体上制备出Cu/Ag膜.研究发现Cu/Ag合金膜的电阻率随溅射功率的增大而增大、衬底温度的升高而降低.从理论上对这一规律进行了解释.     

蓝宝石衬底的斜切角对GaN薄膜特性的影响

利用金属有机物化学气相沉积技术在具有斜切角度的蓝宝石衬底(0～0.3°)上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用显微镜、X射线双晶衍射、光荧光及霍尔技术对外延薄膜的表面形貌、晶体质量、光学及电学特性进行了分析.结果表明,采用具有斜切角度的衬底,可以有效改善GaN外延薄膜的表面形貌、降低位错密度、提高GaN的晶体质量及其光电特性,并且存在一个衬底最优斜切角度0.2°,此时外延生长出的GaN薄膜的表面形貌和晶体质量最好.     

新型硅基双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si制备

异质外延法是目前制备新型SOI材料的技术途径之一。采用低压化学气相沉积技术(LPCVD)在硅衬底上先外延γ-Al2O3绝缘单晶薄膜，制备出硅衬底上外延氧化物外延结构γ-Al2O3/Si(EOS)，然后采用类似SOS薄膜生长的常压CVD(APCVD)方法在EOS上外延硅单晶薄膜，形成新型硅基双异质SOI材料Si／γ-Al2O3／Si。利用反射高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)及MOS电学测量等技术表征分析了Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)SOI异质结构的晶体结构、组分和电学性能。测试结果表明，已成功实现了高质量的新型双异质外延SOI结构材料Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)，γ-Al2O3与Si外延薄膜均为单晶，γ-Al2O3薄膜具有良好绝缘性能，SOI结构界面清晰陡峭，该SOI材料可应用于CMOS电路的研制。     

国内首次用分子束外延生长出短周期InAa／GaSb超晶格

中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室采用分子束外延技术，成功地在GaAs村底上生长出高质量Gasb厚膜材料和2～3μm波段InAs／GaSb超晶格材料。这是国内首次用分子束外延技术在GaAs衬底上生长出短周期InAs／GaSb超晶格。     

a-C:N膜的制备及结构分析

采用射频溅射法在锗衬底上沉积无定形碳氮膜 (a- C:N) ,用 X射线光电子谱 (XPS)、傅立叶变换红外光谱 (FT- IR)和喇曼光谱 (RS)分析了膜的成分与结构。结果表明 ,氮是以化学键的形式存在于膜中 ,且有三种不同的 C- N键合状态。随着反应气体中氮气分压的增加 ,a- C:N膜中氮浓度增加 ,C≡N键的含量增加。     

用于制备具有超光滑表面异质集成4英寸硅基砷化镓薄膜的高效离子剥离技术（英文）

在Si衬底上将单晶GaAs薄膜与其进行异质集成有望为硅基光电集成提供新的材料平台.本文基于对GaAs材料剥离机理的分析阐述,优化了GaAs薄膜转移工艺的离子注入条件.结果表明,相比于He离子单独注入,由于较小的热预算和注入后相对更低的缺陷密度, He/H离子共注入对于GaAs薄膜转移更高效.以Al₂O₃为键合介质层,通过优化的离子剥离技术成功地将4英寸GaAs薄膜转移到Si(100)衬底上.探索了包括化学机械抛光、臭氧辐照氧化和KOH清洗的表面处理工艺,以将转移后GaAs薄膜的表面质量提高到可以高质量外延的水平.在400°C退火1 h后,转移的GaAs薄膜单晶质量进一步提高, X射线摇摆曲线的半峰全宽仅为89.03 arcsec.     

MBE生长GaAs薄膜表面形貌的RHEED图样研究

本文通过在GaAs(100)单晶衬底上MBE生长GaAs过程中形成的RHEED衍射图样,对GaAs薄膜的表面形貌进行研究。分析GaAs表面粗糙和生长时不发生RHEED强度振荡的原因。讨论在生长GaAs时出现In(Ga)As/GaAs(100)体系的RHEED衍射图样这种异常现象的原因。     

氧化铝基体表面预处理对金刚石薄膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积方法,在经不同预处理的氧化铝衬底上沉积金刚石薄膜.用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电镜(SEM)对所得薄膜的成分、物相纯度和表面形貌进行表征,比较不同的预处理方式对金刚石薄膜生长的影响.结果表明,基体表面经过熔融碱腐蚀后形成薄膜的膜基结合良好且膜材质量最佳,但表面平整度较低;而基体只经金刚石微粉乙醇悬浊液超声处理则在沉积时金刚石容易成膜,且结构要更为致密;在经过酸腐蚀的基体上沉积金刚石薄膜时,容易在薄膜与基体之间先形成过渡层,而后才进行金刚石薄膜的沉积.所得结果表明熔融碱腐蚀处理是获得电学应用氧化铝基金刚石薄膜复合材料的最适宜的基体表面预处理.     

低温砷化镓的外延lift-off和范德华贴附研究

研究了低温砷化镓的外延lift-off和基于范德华力在石英新衬底上贴附的实验方法:腐蚀掉100 nm厚的AlAs牺牲层,将外延生长的500 nm厚的低温砷化镓(LT-GaAs)从生长衬底上揭下(lift-off),借助于范德华力将LT-GaAs外延膜贴附在新衬底上.Lift-off之前在LT-GaAs表面上滴附黑蜡,以增强在lift-off过程中对LT-GaAs的保护,和加快反应气体扩散离开反应区的过程.针对500 nm厚的LT-GaAs外延薄膜的揭起和贴附,给出了低温砷化镓的最佳lift-off尺寸和提高范德华力贴附质量的实验技术.此外还给出了利用所得到的lift-off后的LT-GaAs制备的共平面条形结构光导开关的时间特性:上升时间小于1.5ps,FWHM小于2 ps.     

Ge基GaAs薄膜和InAs量子点MBE生长研究

采用分子束外延(MBE)法,在优化Ge衬底退火工艺的基础上,通过对比在(001)面偏<111>方向分别为0°、2°、4°和6°的Ge衬底上生长的GaAs薄膜,发现当Ge衬底的偏角为6°时有利于高质量GaAs薄膜的生长;通过改变迁移增强外延(MEE)的生长温度,发现在GaAs成核温度为375℃时,可在6°偏角的Ge衬底上获得质量最好的GaAs薄膜。通过摸索GaAs/Ge衬底上InAs量子点的生长工艺,实现了高效的InAs量子点光致发光,其性能接近GaAs衬底上直接生长的InAs量子点的水平。     

脉冲激光沉积制备立方AlN薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)方法,在SrTiO3(100)衬底上在650℃、10Pa N2条件下成功制备了立方结构的AlN薄膜.高能电子衍射(RHEED)及X射线衍射(XRD)分析表明立方AlN和SrTiO3的外延关系为AlN[100]∥SrTiO3[100]和AlN(200)∥SrTiO3(100).其AlN(200)衍射峰的摇摆曲线半高宽(FWHM)为0.44°,说明薄膜结晶性能良好.原子力显微镜(AFM)表明外延的立方AlN薄膜表面具有原子级平整度,其表面均方根粗糙度(RMS)为0.674nm.通过X光电子能谱(XPS)分析AlN薄膜表面成分,结果表明AlN薄膜表面没有被氧化.