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.     

硅与反应溅射二氧化硅界面特性的研究

本文对反应溅射SiO₂薄膜作了红外光谱研究,发现反应溅射法所获得的SiO₂薄膜中,硅与氧的反应并不完全.我们认为这是造成它与硅之间界面态密度升高的原因之一.为了改善Si与反应溅射SiO₂薄膜的界面特性,将溅射在硅片上的SiO₂薄膜,在含CCl₄的气氛中于950℃温度下进行氧化与退火处理.结果使Si-SiO₂的界面特性大大改善,对于n型(100)晶向的硅片其界面态密度下降到5.3×10¹⁰cm^-2·V^-1.以此SiO₂薄膜作为栅,成功地制出了MOS场效应晶体管.     

In1-xGaxAsyP1-y-InP异质结界面组分过渡层的俄歇电子能谱研究

用俄歇电子能谱研究了由两相过冷溶液法液相外延生长的In_1-xGa_xAs_yP_1-y-InP单异质结.四元层初始生长温度在631℃至641℃范围内变化;降温速率在0.7/~1.2℃/分之间变化.层厚小于0.5μm的薄四元层内各组分的原子百分浓度不随深度而变,即不存在组分梯度.异质结界面组分过渡层内P组分的原子百分浓度C_p(Z)随深度Z的变化,可用一双曲正切函数的经验公式表达.     

硅片直接键合机理研究

提出硅片直接键合(SDB)的下列机理:热氧化硅表面的悬挂键在常温下与羟基因形成化学键.两个镜面平整表面互相重合,原子互相以范德瓦斯力互相吸引.在200-400℃,两表面吸附之羟基互相作用形成键合界面的硅醇键.温度高于800℃,硅醇键间发生显著化学聚合反应,形成硅氧键及水.水分子高温下扩散入体内与硅氧化,使键合强度增大,并使键合界面处空洞形成局部真空,有利于空洞消失.水扩散系数随温度而指数增大,在1050℃附近有一转折点,扩散系数增加速率显著减慢.由以上键合机理确定了优化的两阶段键合工艺,制得3英寸直接键合硅片.成功地利用SOI/SDB衬底制备了1-3μm CMOS器件,典型的电子和空穴沟道迁移率为680cm²/V·sec及320cm²/V·sec.     

五磷酸镨晶体中缺陷的X形貌研究

首次报导了五磷酸镨晶体中的缺陷的Ｘ表貌研究结果，这些缺陷是铁弹畴，反相畴界，生长层和生长区界面，探讨了它们的成因及其克服办法。     

锆在氟化物熔盐体系中的电结晶机理

在氟化物熔体中,详细地探讨了锆的电结晶长大机理.稳态极化结果表明锆在该熔体中的电结晶过程与电极材料的性质密切相关,在玻态碳电极上表现出电成核步骤对沉积过程的影响.计时电流实验发现锆的电结晶步骤为瞬间成核长大过程.电沉积实验表明锆结晶层按"螺位错"晶体生长方式长大,XRD分析证实其优越生长方向为Zr<110>.不同的电积工艺条件对应不同的电沉积过程,而且能得到具有不同织构方向的沉积层.     

78K红外吸收法测定硅中氧含量

硅中氧含量的测定是评价硅单晶质量的重要参数之一.用外红吸收法测定硅单晶中的氧含量已有许多报道^[1~5].我们曾建立了300K 9μm红外吸收法测氧标定曲线[6],低温可提高检测灵敏度^[7~10],因此本工作主要是建立较精确的78K红外测氧标定曲线.     

测量LiNbO3晶体组分的一种简便方法

使用激光锥光干涉法测量LiNbO₃晶体的双折射率,精度可达±0.001,再利用Carruthers等人测得的LiNbO₃晶体的双折射率△n和其固态组分的关系曲线,便可直接得到LiNbO₃晶体的组分.此方法简便、易行,精度比化学方法约高一个数量级.     

用核四极双共振研究晶体中的缺陷

循环场技术(Field-Cycling Technique)被成功地用于核四极双共振来测量晶体中的缺陷,大大提高测量的灵敏度,并用来测量Li3N中的缺陷.缺陷的四极能级劈裂和双共振的过程在文中进行了分析.文末对测得的Li₃N的吸收线进行了扼要的讨论.