GaP:N外延层特性的研究

本文研究了生长条件对GaP:N外延层的形貌、生长速率、位错密度、S坑密度、氮浓度、少子寿命的影响。实验表明,外延层中的氮浓度、少子寿命随外延生长起始温度的升高而增大。用GaN作为掺杂氮源,在1037—980℃温度范围生长的外延层中氮浓度不高于5.6×10~(17)cm~(-3);LEC GaP衬底(τ_m～5ns)上在995—900℃温度范围生长的外延层,其少子寿命可达～130ns。外延层中的位错密度和衬底中大体相同,但S坑密度降低一个数量级。     

P型低阻硅外延生长提高成品率的探讨

在重掺硼微偏离<111>的硅单晶衬底上,汽相生长厚为6—8微米,电阻率为O.5—O.8欧姆·厘米的P型外延层。 在生长中利用控制自掺杂效应使电阻率满足要求,严格控制生长温度在1110℃—112O℃,生长速度在O.7—1.1微米/分,得到表面光亮、平整,电阻率均匀的外延片。使成品率可达90％左右。     

GaAlAs/GaAs异质结构的低温LPE生长

本文利用常规液相外延(LPE)设备,研究了700—750℃之间的GaAlAs/GaAs的LPE生长特性。对外延层的表面形貌,生长速率,外延层的纯度和晶体完整性进行了分析和讨论。并将此低温技术应用于电极条形双异质结构(DH)激光器的制备,得到了较低阈值的激光器。     

In_(1-x)Ga_xAs材料的LP-MOVPE生长

本文研究了用低压金属有机化学气相外延(LP-MOVPE)技术,以三甲基镓(TMG)、三乙基铟(TEIn)和AsH_3为原,在(100)InP衬底上生长In_(1-x)Ga_xAs外延层的生长条件,并用X射线单晶衍射仪和光电子能谱(XPS)仪给出了不同TEIn与TMG摩尔流量比下外延层的测量结果.     

MOCVD生长非故意掺杂GaN/Si薄膜的电阻率控制研究

本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)在Si(111)衬底上生长了非故意掺杂GaN薄膜。高分辨率X射线衍射(HRXRD)和Lehighton非接触面电阻测量系统用来表征GaN外延层的质量和面电阻(Rs)。通过计算HRXRD测量得到的GaN(0002)和(10-12)半高宽(FWHM),估算了GaN外延层中的线性位错密度(TDD)。GaN外延层的Rs和TDD之间的关系被研究。下面GaN初始层生长条件,包括载气种类(H2或N2)、生长温度和生长压力,对上面GaN外延层的影响被讨论和分析。我们认为H2作为载气能提高GaN质量,减少GaN外延层中的TDD,并由于其活泼的化学特性,能通过还原反应去除GaN外延层中的O和C等杂质。另外,下面GaN初始层在低温和高压下生长,更有助于提高GaN质量和减少TDD。下面GaN初始层通过在H2载气、低生长温度(1050℃)和高生长压力(400mba)下外延生长,上GaN外延层的电阻率得到了提高。     

GaAs/InP异质材料及MESFET器件研究

用低压金属有机气相外延（LP－MOCVD）在InP衬底上生长出较高质量的GaAs材料，并对材料进行Raman、光致发光（PL）谱的测试分析，结果表明在GaAs／InP外延层中存在伸张应力致使Raman的LO模式的频率红移；PL谱峰较强，16K下测到GaAs的特征激子峰和杂质相关的激子峰，表明了GaAs外延层的晶体质量较好。以此生长方法制备了金属－半导体场效应晶体管（MESFET），其单位跨导可达200ms/mm。该器件已经达到GaAs同质结构的器件水平。     

LP-MOCVD法制备高质量InP薄膜

本文报导以国产三甲基铟(TMIn)和进口的磷烷(PH_3)为源,采用低压金属有机化合物化学气相沉积(LP-MOCVD)方法,在InP衬底上生长高质量InP的工艺条件以及外延层的电学特性和光学特性.     

LPE法生长GaP/Si材料初探

用普通的液相外延(LPE)方法,在Si衬底上生长了厚约10μm的GaP外延层,并对以Ga,In或Sn为生长熔体进行生长得到的结果做了比较.结果表明,Si在Ga中溶解度很大,Ga不适合做熔体;In为熔体时生长出InGaP合金,Si含量较高,而且出现化学计量比偏离现象;Sn为熔体生长的GaP层中Si含量小于In熔体,而且GaP符合化学计量比.测得GaP外延层带隙波长为540     

GaAs-Ga_(1-x)AI_xAs双异质结激光器的液相外延

介绍我们采用的多次液相外延实验装置,讨论影响薄层液相外延生长的因素。采用“正交设计”的数学方法安排外延试验,找到多层连续均匀生长的条件,使GaAs—Ga_(1-x)A1_xAs双异质结激光器阈值电流密度达到1000—2000安培/平方厘米。     

双补偿p-n结GaAs红外发光二极管

双补偿p-n结(即p-n结两边均为两性杂质所补偿)发光二极管具有p-i-n三重结构。这种发光二极管的主要特点是具有较高的外量子效率。因为si在GaAs中是两性杂质,我们用液相外延法,在GaAs中掺Si制成双补偿p-n结GaAs红外发光二极管。其发光外量子效率比其他几何形状相近的二极管有明显的提高。较好的半球型发光二极管在没镀增透射膜(Si0)的情况下,外量子效率达到了15％。这种双补偿p-n结是用液相外延法,在生长过程中由于温度的降低Si在GaAs中转型而形成的.在开始生长温度较高时Si占据Ga的位置,形成n型层,当温度较低时Si就占据As的位置,因此大约在低于850℃时外延生长层为p型层。     

氮气载气MOCVD外延生长GaN成核层研究

在GaN薄膜外延生长过程中,成核层的质量对外延薄膜的质量有着重要的影响。因此,虽然氮气气氛下生长高质量成核层是一个难点,但从安全和成本角度来考虑,值得去攻克这个难点。文章在氮气气氛下使用Thomas Swan 2英寸19片MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)工业级生长设备在蓝宝石衬底上生长GaN成核层并利用原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)对样品表面进行表征。进一步研究了生长温度、生长时间、Ga源流量对GaN成核层的影响。结果表明GaN成核层的生长时间在2 min内呈均匀单层生长,生长温度在750℃以下成核岛分布均匀,Ga源流量与GaN生长速率呈线性关系,可简单的通过控制Ga源流量控制GaN成核层生长速率。     

多层复合单晶薄膜的外延生长

本文探讨以GGG(钆镓石榴石)为基外延生长GGG薄膜以及以YIG(钇铁石榴石)为基外延生长GGG薄膜的生长规律。给出了复合层状(介质—磁性膜—介质—磁性膜)单晶薄膜的设计方法和实验结果。文中还对多层膜的膜厚测量、X射线双晶衍射实验以及扫描电镜的表面象和剖面象进行了分析。     

LP-MOCVD生长InGaAlP外延层中In并入效率的研究

分析了In原子在InGaAlP外延生长表面的扩散、并及及脱附过程，给出了In并入外延层的效率表达式，依据该表达式，解释了生长速率、生长温度及生长压力等生长参数对LP－MOCVD生长InGaAlP外延层中In组分的影响。     

GaAs外延片质量控制

Mocvd法生长外延片,是当前制做LED产品关键工艺,外延材料是LED核心部分。所以要获得符合要求的外延层,必须做好方方面面的质量控制工作。以Mocvd法生长GaAs外延层为例,结合理论和实践经验,进一步论述Mocvd法生长GaAs外延片的一些方法和经验。     

具有不同Al组分的非极性a面p型AlGaN外延层的生长及特性研究

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,在半极性r面蓝宝石衬底上成功生长了具有不同Al组分的非极性a面Mg-δ掺杂的p-AlGaN外延层.通过使用高分辨率X射线衍射仪、原子力显微镜和霍尔效应测试仪等表征方法,系统研究了Al组分从0到41％的非极性a面p-AlGaN外延层的结构与电学性质.特别针对具有较高Al组分的非极性a面p-AlGaN层的外延生长,创新性地研发了一种以金属有机源的流量脉冲供给为特征的MOCVD生长工艺.研究结果表明,在非极性a面p-AlGaN外延层的MOCVD生长过程中采用以金属有机源的流量脉冲供给为特征的MOCVD生长技术,可以显著提高非极性a面p-AlGaN外延层电导率.其中,利用该技术所生长的p-Al0.41Ga0.59N外延层样品的空穴浓度可高达7.0×1016 cm-3,为制备高发光效率的非极性a面AlGaN基紫外发光二极管打下了坚实的基础.     

衬底定向偏差角对非平面衬底液相外延的影响

在非平面衬底液相外延中,衬底的定向偏差角对外延生长有较大影响。为此我们对衬底定向偏差角对外延层形状及表面形貌的影响做了实验研究。 一、实验 1.对外延层形状的影响 我们在衬底定向和(100)面无偏差角(误差在±0.1°范围)及沿沟槽方向和(100)面有0.5°—1°的偏差角的衬底片上,进行液相外延生长四层结构。     

立方相GaN外延层中堆垛层错的非对称性

通过TEM截面像和平面像的观察，对于用低压金属有机化合物气相外延（LP-MOVPE）法在GaAs（001）衬底上制备的立方相GaN外延层中的缺陷结构进行了观察和分析。结果表明，在立方GaN/GaAs（001）外延层中存在很高密度的堆垛层错，层错密度及其宽度在相互垂直的（110）方向上有明显的差异，闪锌矿结构中α位错与β位错间的差异可能是层错出现非对称性的原因。     

HVPE异质外延GaN的函数控制方法研究

提出新的生长控制方式“函数控制方法”并将其应用到HVPE异质外延GaN中。函数控制方法是指外延生长参数随时间按照特定函数变化来实现生长控制的方式。采用函数控制方法设计了两个实验方案, 解决了HVPE获得GaN衬底面临的两个主要问题。1) 异质外延高质量无裂纹GaN厚膜的实验方案: 生长条件按照渐变函数变化保证了外延材料质量的稳定性和应力释放的均匀性, 生长条件按照周期函数变化将材料的厚膜外延问题转化为薄膜外延问题。2) GaN厚膜的自分离实验方案: 生长条件按照跃变函数变化实现了在外延材料特定位置形成弱连接层, 生长条件按照渐变函数变化实现了弱连接层两侧出现较大应力差, 这种应力差在生长结束后的降温过程中得到进一步放大, 进而实现外延材料在弱连接层处的自分离。结合以上两个实验方案, 成功获得无色透明表面平整光滑1 mm厚的高质量GaN衬底, 证明了函数控制方法的有效性。借助于生长参数规律化的函数变化, 函数控制方法建立了材料性质和数学函数之间的对应和联系, 丰富和发展了材料的生长控制方式。     

锗硅分子束外延层与衬底界面的电镜研究

使用分子束外延技术制和轩了应变锗硅外延薄膜，并在不同温度下对样品等时热退火处理；采用侧面透射电子显微镜对退火样品进行观测，获得有关高温退火后锗硅外延层与硅衬底界面的位错生长情况，采用高分辨电子显微镜观测样品退火以前的显微结构，表明样品在８５０℃退火温度时出现的位错生长是一种混合型热松弛机理。     

GaAs-Ga_(1-x)Al_xAs双异质结激光器的液相外延

介绍我们采用的多次液相外延实验装置，讨论影响薄层液相外延生长的因素。采用 “正交设计”的数学方法安排外延试验，找到多层连续均匀生长的条件．使ＧａＡｓ－ Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ双异质结激光器阈值电流密度达到 １０００—２０００安培／平方厘米。