摘要
InP以其眾多的優(yōu)越特性使之 在許多高技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。摻硫N型InP材料用于激光器、發(fā)光二極管、光放大器、光纖通信等光電領(lǐng)域。半絕緣(SI) InP主要用于微電子器件和光電集成。為了降低成本，適應(yīng)新型器件制造的要求我們開展了高質(zhì)量Ф4英寸（直徑100mm）InP單晶生長和性質(zhì)研究。首先 解決大容量直接合成技術(shù)，其次解決大直徑單晶生長的關(guān)鍵技術(shù)，保證了一定的成晶率。并采用降低溫度梯度等措施，降低位錯密度，提高晶體完整性。制備出的直 徑4″摻硫InP整錠100nP單晶和單晶片。經(jīng)過測試其平均EPD小于5(104cm-2，載流子濃度為3.6(1018cm-3。通過對高壓液封直拉 法單晶生長過程的熱傳輸和影響熔體溫度起伏的幾個關(guān)鍵因素的分析, 研究適合生長100向磷化銦單晶的熱場系統(tǒng)，有效地降低了孿晶產(chǎn)生的幾率，重復(fù)地生長出了整錠摻硫和摻鐵的、直徑?英寸和4英寸的100諄銦單晶。測 越峁表明我們生?100諄銦單晶的熱場在生長過程中使晶錠保持較為平坦的固液界面，這樣可穩(wěn)定地獲得具有低的缺陷密度和良好的電學(xué)均勻性的高質(zhì)量磷化 韉ゾР牧?。本萎€雜跋觳牧銑刪У姆偶緗墻行了研究，一般生長大直徑單晶采用大?0(或平放肩技術(shù)都可以有效的避免孿晶的產(chǎn)生。本工作還用一種直接磷注入 合成和LEC晶體生長方法制備InP多晶并連續(xù)生長非摻雜和摻鐵InP單晶。本文討論了合成InP多晶和生長InP單晶的工藝技術(shù)。高純InP是制備高質(zhì) 量InP單晶特別是低鐵含量的半絕緣和非摻雜退火半絕緣InP單晶的前提條件。用這種方法得到的材料中Si沾污的濃度非常低。InP中作為有害的施主主要 就是Si。我們制備的InP可以經(jīng)過退火制備出非摻雜半絕緣InP和低鐵含量的半絕緣InP。本文提出了一個模型來解釋InP體單晶半絕緣的形成的機(jī)理， 并利用正電子學(xué)技術(shù)研究了半絕緣InP的物理特性。
摘要
磷化銦單晶生長是一種液相轉(zhuǎn)變 為固相的過程,晶體生長過程中的熱場條件直接影響晶體的熱應(yīng)力、電學(xué)均勻性、位錯密度、晶片的幾何參數(shù)。通過實驗和理論分析研究熱場條件對InP晶體生長 的影響,通過晶錠退火、晶片退火、位錯測量、應(yīng)力測量等實驗研究、分析位錯密度與殘余熱應(yīng)力的關(guān)系和減除熱應(yīng)力的方法。在InP晶體生長階段,熔體溫度、 爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)、氧化硼厚度、熔體及晶體的形狀、爐體結(jié)構(gòu)、加熱功率等都是影響晶體生長過程中熱場分布的因素。這些因素共同導(dǎo)致晶體內(nèi)部產(chǎn)生徑向和軸向溫度 梯度,從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。晶體長時間處于溫度梯度很小的高溫狀態(tài),能使其應(yīng)力得到釋放并且內(nèi)部的晶格畸變也會發(fā)生變化。通過后期適當(dāng)?shù)母邷責(zé)崽幚砜梢允咕w 內(nèi)部殘余熱應(yīng)力得到釋放。采用金相顯微鏡觀察InP樣片觀察到的位錯呈現(xiàn)"十"字狀分布,中心和邊緣位錯低,兩者之間的"十"字部分位錯高,與晶片殘余應(yīng) 力分布基本保持一致。晶體生長過程中,熱應(yīng)力大于臨界剪切應(yīng)力導(dǎo)致的晶格滑移使InP的晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生畸變,導(dǎo)致晶體內(nèi)部形成位錯。
摘要
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn) 步，化合物半導(dǎo)體材料InP表現(xiàn)出來的優(yōu)勢越來越明顯。熔體的化學(xué)配比能夠影響晶體內(nèi)部缺陷，從而決定著材料的性質(zhì)。在富磷條件下制備InP單晶材料，更 有利于實現(xiàn)非摻雜InP的半絕緣特性。而在富磷熔體中進(jìn)行InP單晶生長時，單晶錠內(nèi)產(chǎn)生大量的氣孔，嚴(yán)重影響了材料的性能。本文結(jié)合實際的拉晶工藝，對 氣孔的產(chǎn)生機(jī)理及其對缺陷尤其是位錯缺陷的影響進(jìn)行探究。運(yùn)用非接觸電阻率測量技術(shù)和光致發(fā)光譜技術(shù)（PL）對Fe雜質(zhì)在InP晶片中的分布進(jìn)行電學(xué)和光 學(xué)表征；采用掃描電子顯微鏡觀察氣孔的形貌；采用X射線衍射技術(shù)（XRD）對氣孔周圍的結(jié)晶質(zhì)量進(jìn)行研究；使用能量色散譜技術(shù)（EDS）測量氣孔的成分； 采用Huber腐蝕法和金相顯微鏡對晶片的位錯密度進(jìn)行統(tǒng)計；使用透射偏振差分譜技術(shù)對晶片進(jìn)行熱應(yīng)力測試。 非接觸電阻率測量和光致發(fā)光譜結(jié)果表明，電阻率和PL發(fā)光強(qiáng)度都呈圓環(huán)形分布，相對于邊緣位置，晶片中心位置的電阻率較低，而PL發(fā)光強(qiáng)度較高，認(rèn)為這是 由于微凸向熔體的生長界面使得晶片的中心部位優(yōu)先于邊緣部位生長，導(dǎo)致中心位置的Fe雜質(zhì)濃度相對較低。 EDS結(jié)果表明，孔洞內(nèi)壁上的P含量要多于In，而無孔洞位置處可以認(rèn)為是近化學(xué)配比的，說明在富磷熔體中制備近化學(xué)配比的InP單晶材料是可以實現(xiàn)的。 XRD測試結(jié)果表明，孔洞周圍的結(jié)晶質(zhì)量遠(yuǎn)低于無孔洞位置，孔洞對晶體質(zhì)量影響較大。 對近化學(xué)配比和富磷的InP單晶片進(jìn)行了整片的位錯密度和熱應(yīng)力研究，結(jié)果表明，晶片中心和邊緣部分的位錯密度和熱應(yīng)力相對較高，位錯和熱應(yīng)力都呈圓環(huán)形 分布。富磷InP單晶片中，孔洞周圍的EPD很高，大部分孔洞處的熱應(yīng)力很大，但是在小部分孔洞周圍，熱應(yīng)力反而降低。這可能是因為在晶錠退火工藝過程 中，貫穿整個晶錠的氣孔可以為殘余熱應(yīng)力提供一種散發(fā)通道，有助于消除殘余熱應(yīng)力。
摘要
InP具有高電光轉(zhuǎn)換效率、強(qiáng) 抗輻射能力、易于制成半絕緣材料、作為太陽能電池材料的轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點。這些特性決定InP材料在固態(tài)發(fā)光、微波通信、光纖通信、衛(wèi)星等民用和軍事領(lǐng)域 的應(yīng)用十分廣闊。熱場情況對磷化銦晶體的生長起到很重要的作用。磷化銦晶錠及晶片的熱處理主要通過高溫退火爐進(jìn)行應(yīng)力退火。將準(zhǔn)備好的晶錠或者晶片放入退 火爐內(nèi),根據(jù)磷化銦材料的特性設(shè)定好溫度區(qū)間,進(jìn)行程序退火。本文主要對磷化銦的合成、單晶生長和后期的熱處理進(jìn)行了實驗研究。根據(jù)熱應(yīng)力分布的不同情 況,設(shè)計并開展了多種條件下的單晶生長的實驗及退火實驗。分析了影響熱場的因素、熱應(yīng)力的產(chǎn)生及應(yīng)力分布與位錯密度的關(guān)系。
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