掺硅的砷化镓体晶体的若干特性

近年来,对砷化镓光电器件的研究结果表明,用作衬底的砷化镓晶体,以掺Si材料为佳.与掺Te和掺Sn的相比,它的发光输出量大,晶体完整性较好,因而受到广泛的重视.目前对掺Si晶体的研究,在研制无位错单晶生长的同时,对晶体的性质和微结构也进行了不少的工作^[1-4].但对掺Si后的晶体中,由于杂质及缺陷的相互作用而引起晶体特性的变化,尚未见有系统的报道.     

用低温光致发光研究Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的杂质和缺陷

我们对N-GaAs和N-InP单晶及外延层在4.2K和77K下测定了光致发光谱,并用C-V法测定了电学参数,确定了未掺GaAs中的受主杂质主要是C和Si.通过室温离子注入Si和退火处理,证明了GaAs中1.403eV光谱峰与Si及砷空位V_As有关,结合化学及离子微探针分析结果,对未掺InP晶体光谱曲线研究指出,~1.38eV光谱峰是C受主引起的,而1.08和~1.2eV峰分别与磷空位V_p及铟空位V_In有关.     

(112)面CdTe/Cd1-yZnyTe,Hg1-xCdxTe/CdTe和CdTe/GaAs异质结的方向倾斜

用X射线双晶衍射(XDCD)法测得分子束外延(MBE)法生长的CdTe/Cd0.959Zn0.041Te(112)B异质结的倾斜角为0.2185°,而且朝［1-1-1］晶体学方向倾斜.为了获得较精确的倾斜角值,绘制了外延层和衬底衍射角的差值Δθ与绕样品表面法线旋转的角度φ之间的准正弦函数.为高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析制备了MBE法生长的Hg0.535Cd0.465Te/CdTe/GaAs(1-12)B多层异质结的横截面薄膜.CdTe/GaAs异质结的HRTEM明场象表明CdTe(1-12)缓冲层相对于GaAs(1-12)衬底朝［1-11-］方向倾斜约3°,并且在Hg0.535Cd0.465Te/CdTe异质结,Hg0.535Cd0.465Te(1-12)外延膜相对于CdTe(1-12)缓冲层在［11-1］方向,即［1-11-］的反方向倾斜约1°.也分析了Hg0.535Cd0.465Te/CdTe/GaAs多层膜之间的倾斜角关系.     

掺硫低位错磷化铟单晶生长和性质

在高压液封直拉(LEC)法生长InP单晶时,利用杂质效应掺入硫,可以有效地降低位错密度.当载流子浓度达3×10¹⁸ cm^-3时,位错密度降低到108cm^-2左右,此时补偿比在0.1~0.3之间.硫在InP中的有效分配系数为0.68.掺硫InP单晶具有较好的径向及纵向均匀性,这将给稳定器件工艺及提高材料利用率带来好处.     

碱卤晶体的光塑性效应

对于光塑性效应的研究,可以得到在金属晶体上不容易得到的有关位错运动的一些重要实验资料.本文简单归纳总结出国际上关于碱卤晶体PPE的一些主要研究成果以及存在的问题.目前基本公认,产生其正的PPE原因是由于F中心被激发而导至运动位错与F~-或F~+的作用结果.     

稀磁半导体Zn—xMnxSe／GaAs外延膜光学特性研究

研究了用热壁外延法在GaAs衬底上生长的不同x含量的Zn1-xMnxSe薄膜，通过X射线衍射和喇曼光谱的研究表明，晶体的质量取决于Mn的含量，随着Mn的含量的增高，晶体的质量下降。     

砷化铟中的剩余施主和高纯砷化铟晶体的生长Ⅱ.高纯砷化铟晶体生长及热处理对电学性质的影响

用特别处理的石英舟生长纯度InAs晶体,不仅避免了Si沾污,而且能克服沾舟的困难.晶体的电学性质μ₇₇在54000~60000 cm²/V·s之间,最高达68800 cm²/V·s,n₇₇在1.5~2.0×10¹⁶cm^-3范围,比一般石英舟生长的为好.用它作GaInAs气相外延的源,也能得到较好结果.     

稀土Er掺杂Ⅲ—V半导体发光材料的制作

本文报道采用离子注入法在Ⅲ—V半导体(GaAs,InP)中掺Er,用优良退火技术可得到效果较好的光致发光材料.     

掺Cr半绝缘GaAs材料质量对离子注入层电学性质的影响

半绝缘(S.I)GaAs材料既在微波MESFET器件中用作外延生长的衬底又在集成电路中用作直接离子注入的掺杂层材料,因此进一步了解S.I-GaAs材料的质量是十分重要的.本文将Si²⁸直接注入到不同质量的掺Cr.S.I-GaAs衬底,然后测量注入层的载流子浓度分布和迁移率,从而直接评价SI-GaAs材料的质量,并对实验结果进行了讨论.     

掺镓ZnO微米棒的制备和光学特性研究

利用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上成功制备了掺镓ZnO微米棒.从场发射电子显微镜可看出具有六角棱柱形的棒长度约为70μm.能谱结果说明该样品中镓掺杂浓度较高.X射线衍射结果表明其具有六角纤锌矿结构.在背散射拉曼光谱中观测到由于镓掺杂而引起的63l cm~(-1)峰,同时没有发现与结构缺陷有关的E_1(LO)模,说明样品的晶体质量较高.利用变温光致发光研究了样品的光学性质,发现在室温时仍能观察到明显的中性施主束缚激子(D~0,X),表明Ga已经形成了稳定的施主能级.微米棒的生长遵循气-固原理.     

Co与掺杂Si固相反应形成CoSi2接触pn结及反应过程中As的行为研究

研究经扩散或离子注入掺B、P、As的硅表面上形成自对准CoSi_2薄膜接触和pn结技术.采用离子束溅射Co膜和Co/Si快速热处理(RTP)固相反应形成CoSi_2薄膜.在掺杂Si上形成CoSi_2薄膜以后,薄层电阻可下降一个数量级.对AS离子注入样品中,研究了不同硅片热处理工艺对As在Co/Si反应过程中再分布的影响.实验结果表明,对于CoSi_2形成之前杂质先经激活退火的硅样品,As在Co/Si固相反应过程中发生显著的“雪犁”效应,而在CoSi_2形成之前未经激活退火的样品,在杂质激活和Co/Si固相反应共退火过程中,As的行为则有明显不同.扩展电阻和电学测试表明,用这两种不同热处理工艺,在CoSi_2/Si界面处均可获得较高的载流子浓度,形成的CoSi_2接触pn结具有良好的二极管I-V特性,其反向漏电流明显小于对比实验的Al/Si接触pn结.     

扫描光荧光表征半导体材料特性

报道了一个自制的采用计算机控制的自动光荧光(PL)扫描系统.该系统可用于形貌半导体晶片或外延层的PL强度分布,尺寸可大到3英寸,样品可以是Si,GaAs,InP等.它可以用来探测材料中的缺陷及浅能级杂质,显示其分布.PL对于杂质识别和缺陷分布的形貌特别灵敏.文中列举和讨论了用本PL扫描系统对Si和GaAs所获得的一些光谱和形貌的信息.实验证明该系统可用作为一个简单、无接触然而却是灵敏的表征手段,可用于评估半导体基片近表面层的均匀性,也适用于器件表征.     

铒掺杂对铌酸锂晶体光学性质的影响

用Czochralski提拉法生长出一系列Er∶LiNbO3晶体（Er∶1.0 mol%,2.0 mol%,3.0 mol%）,研究了其在室温下晶体结构,紫外-可见吸收光谱及拉曼光谱.通过比较发现,Er∶LiNbO3晶体仍为三方晶系;但其吸收边发生红移,并且讨论了掺铒对LiNbO3晶体拉曼光谱的影响.     

电荷掺杂和杂原子掺杂聚硅烷的比较性理论研究

本文利用GAUSSIAN 03程序包中的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平下,对聚21硅烷、电荷掺杂的聚21硅烷以及杂原子(硼和磷)掺杂的聚21硅烷进行几何全优化,并对它们的几何结构和自旋密度进行了比较性理论研究.结果表明,电荷掺杂能使聚硅烷的Si—Si键长增长,其极子分布几乎遍及了聚21硅烷的整个链;而杂原子(B、P)的掺杂对聚硅烷的影响主要集中在与B、P原子相邻的Si原子上,极子分布仅局域在B、P原子附近的3~5个原子上.     

一种用于GaAs选择腐蚀的新方法

本文采用柠檬酸-H₂O₂-H₂O体系的电化学腐蚀法,对高阻GaAs衬底材料的选择腐蚀进行了研究.考察了电解液组分、腐蚀时间、电流密度对腐蚀速率的影响,井用扫描电镜法对腐蚀后的表面进行了观察.研究结果表明,该法能获得具有底部平坦表面平正的窗孔.通过简单的法拉第分析可以认为,当用电化学腐蚀时,通电的作用能使表面平正,但GaAs的溶解可能主要靠化学反应.     

亚稳材料热稳性的实验研究

在2－8GPa压力和600－930K温度的范围内,对非晶（Fe0.99Mo0.01)78Si9B13晶体化过程中亚稳Fe3B到Fe2B的相变进行了实验研究,并确定了其转变温度随压力变化的关系。     

InxGa1-xAs/GaAs超晶格的X射线衍射研究

超晶格材料是用现代薄膜生长技术制成的一种新型材料。自从1970年美国首次在GaAs半导体上制成了超晶格结构后^[1],又研制出GaAs和各种Ⅲ-Ⅴ族化合物超晶格材料,而后Ⅳ-Ⅳ族、Ⅱ-Ⅵ族,以及非晶态半导体超晶格等也相继出现,有一些已经获得实用,制成了重要的微电子和光电子器件。     

Si衬底上金刚石薄膜的成核和生长机理

以酒精为碳源,用热丝CVD法,对不同表面状况的Si衬底作金刚石沉积比较.讨论了薄膜的成核、生长机制,认为CH_2是成核的主要气相种类,H原子直接参与了成核和生长,它们在薄膜沉积中起了极为重要的作用.解释了毛糙表面的Si衬底上金刚石易成核的现象.     

空间GaAs/Ge太阳电池电学性能的数值模拟

使用太阳电池模拟程序AFORS-HET拟合空间GaAs/Ge太阳电池的电学参数,以期为进一步研究空间太阳电池的辐照损伤效应开辟新途径.根据GaAs/Ge太阳电池的基本参数建立太阳电池基本模型,对照程序文件格式要求制作空间AM0标准太阳光谱和GaAs材料的吸收系数文件.数值模拟结果表明,模拟结果与实验数据符合,AFORS-HET程序能够很好地表征空间GaAs/Ge太阳电池内部载流子输运的基本性质.     

闪锌矿结构链中的非线性局域模

利用数值计算研究近邻原子质量和作用力学常数均不同的一维链中的非线性局域模，该模型模拟闪锌矿结构晶体中〈１１１〉方向一列原子的非线性振动。本文所得结果与前人对金刚石结构晶体模型的结果有所不同。