Al_xGa_(1-x)As/GaAs调制掺杂结构的MBE优化工艺生长

通过对MBE工艺中影响GaAs和AlGaAs材料质量的生长关键工艺实验研究,优化了MBE生长AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构工艺。用GEN-ⅡMBE设备生长AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构材料,得到了高质量的AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构材料。用范德堡法研究材料特性,得到材料参数的典型值:二维电子气浓度在室温时为5.6×1011cm-2,电子迁移率为6000cm2/V·s;在77K低温时浓度达3.5×1011cm-2,电子迁移率为1.43×105cm2/V·s。用C-V法测量其浓度分布表明,分布曲线较陡。典型的器件应用结果为:单管室温直流跨导达280mS/mm,在12GHz时均有8dB以上的增益。     

Mg掺杂的AlGaN的MOCVD生长

文章主要研究利用金属有机物化学汽相沉积（MOCVD）方法制备的Mg掺杂AlGaN薄膜。根据Raman光谱对Mg掺杂AlGaN薄膜应力和X射线摇摆曲线对晶体质量的研究表明引入高温AlN插入层能有效调节应力，并提高薄膜质量，降低位错密度。实验发现在保持Mg掺杂量不变的情况下，随着Al组分的上升，材料中出现大量岛状晶核，粗糙度变大，晶体质量下降，由三维生长向二维生长的转变更加困难。同时研究发现Al组分的上升和Mg掺杂量的增加都会使得螺位错密度上升；Mg的掺杂对于刃位错有显著影响，而Al组分的上升对刃位错无明显影响。经过退火温度对空穴浓度影响的研究，发现对于P型Al0.1Ga0.9N样品，900℃为比较理想的退火温度。     

GaN电感耦合等离子体刻蚀的优化和损伤分析

通过分别改变电感耦合等离子体(ICP)刻蚀过程中的ICP功率和DC偏压,对ICP刻蚀GaN材料的工艺条件和损伤情况进行了系统的研究。刻蚀后表面的损伤和形貌通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱(PL)等技术进行表征和分析。实验结果表明,刻蚀速率随ICP功率和DC偏压的增加而增加;刻蚀损伤与DC偏压成正比,而与ICP功率的关系较为复杂。实验中观测到刻蚀后GaN样品的荧光光谱带边发射峰和黄带发射峰的强度均有明显下降,这意味着刻蚀产生的缺陷中存在非辐射复合中心,并且该非辐射复合中心的密度与DC偏压成正比。为了兼顾高刻蚀速率和低刻蚀损伤,建议使用高ICP功率(450 W)和低DC偏压(300 V)进行ICP刻蚀。     

退火温度对纳米ZnO薄膜结构与发光特性的影响

利用溶胶鄄凝胶法在硅衬底上制备了纳米ZnO薄膜。研究了热处理对ZnO薄膜的质量与发光性能的影响。结果表明,纳米ZnO薄膜具有六方纤锌矿结构,并且,随着退火温度的升高,ZnO的晶粒变大,c轴取向性变好,紫外发光强度增强。     

PHEMT结构材料及器件

概述了微波毫米波赝配结构高电子迁移率晶体管材料的结构特性,研究了该材料的分子束外延生长工艺,并且报道了用这种材料研制的赝配结构高电子迁移率晶体管的器件研制结果。     

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜,利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜,得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL).通过比较未采用缓冲层,同时采用低温和高温GaN缓冲层,以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程,发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜,同时表征了材料的电学性质和光学性质.通过对InN薄膜生长模式的讨论,解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.     

Si1-x Gex:C缓冲层的生长温度对Ge薄膜外延生长的影响

用化学气相淀积方法,在Si(100)衬底上生长Si1-x Gex:C合金作为缓冲层、继而外延生长了Ge晶体薄膜,用X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)、拉曼(Raman)衍射光谱等对所得到的样品进行了表征测量,着重研究了Si1-x Gex:C缓冲层生长温度对样品结构特征的影响.结果表明:Si1-x Gex:C缓冲层中的Ge原子浓度沿表面至衬底方向逐渐降低,其平均组分随着生长温度的升高而降低.这与较高生长温度(760～820℃)所导致的原子扩散效应相关;在Si1-x Gex:C缓冲层上外延生长的Ge薄膜具有单一的晶体取向,薄膜的晶体质量随着温度的升高而降低.     

轻掺铬SI-GaAs单晶的研制

本文报导了LEC法SI—GaAs单晶的研制及结果分析。在SI—GaAs非掺杂单晶生长基础上,生长了一种轻掺铬的SI—GaAs单晶,并在VPE等应用中取得了较好结果。     

GaN MOCVD生长速率及表面形貌随生长参数的变化

根据现有氮化镓(GaN)金属有机物化学气相淀积(Metalorganic Chemical Vapor Deposotion)生长动力学理论,结合具体的MOCVD反应腔体的构造,用计算流体力学和动力学蒙特卡罗方法对GaN MOcvD生长过程中的生长速率和表面形貌演变进行了计算机模拟.结果表明,在950～1350 K的温度范围内反应气体充分热分解,是适合GaN外延生长的温度区间;温度低于950 K,反应气体未能充分地分解,导致较低的生长速率;而温度高于1350 K则Ga组分的脱附现象开始变得严重,从而抑制GaN的生长速率.另一方面,较高的v/Ⅲ也会抑制GaN的生长速率.生长过程中表面形貌随时间的演变结果显示,GsN薄膜在高温下(1073～1473 K)为2D层状生长,在1373 K的温度下生长的GaN薄膜表面最为平整.     

薄膜材料研究中的XRD技术

晶格参数、应力、应变和位错密度是薄膜材料的几个重要的物理量,X射线衍射(XRD)为此提供了便捷而无损的检测手段。分别从以上几个方面阐述了XRD技术在薄膜材料研究中的应用:介绍了采用XRD测量半导体薄膜的晶格参数;结合晶格参数的测量讨论了半导体异质结构的应变与应力;重点介绍了利用Mosaic模型分析位错密度,其中比较了几种不同的通过XRD处理Mosaic模型,且讨论了它们计算位错密度时的优劣。综合XRD技术的理论及在以上几个方面的最新研究进展,对XRD将来的发展做出了展望。