半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

LEC-InP晶体中孪晶现象的研究

在LEC-InP晶体生长过程中,孪晶的产生是一个影响InP单晶率的突出问题.生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶一直是InP单晶生长技术的研究重点.国内外学者研究了影响孪晶产生的相关因素,但具体产生机制仍未确定.大量的实验研究表明InP晶体中的孪晶通常出现在三相界面处的边缘小平面上,且不论内砍还是外切孪晶均产生在{111}面上.晶体生长转肩过程中改变提拉速度会导致边缘过冷度增加,很容易产生孪晶.研究表明可以调整降温速率来实现对晶体直径的控制,减少拉速改变的频率避免造成边缘处过冷度增大,使得晶体生长实现平滑转肩,减小转肩时孪晶的产生概率.     

磷化铟晶体中孪晶形成机理的研究进展

孪晶可以降低化合物半导体单晶的成品率,是目前半导体材料领域研究的热点之一。针对InP及相关极易产生孪晶的半导体材料,系统介绍了孪晶形核的各类物理模型,归纳了材料属性、晶体生长放肩角度、温度梯度、生长速率、小平面、半导体极性及生长系统稳定性等因素对孪晶形成的影响。借助多晶硅中孪晶现象和形核机理解释了InP多晶中孪晶形核现象。同时,总结了掺杂剂及杂质元素对孪晶形成的影响。最后,对InP生长过程中孪晶形成及抑制方法进行了展望。InP单晶中孪晶的抑制将会大幅降低InP单晶衬底的成本,推动InP微电子及光电子领域的发展。     

φ100 mm掺硫InP单晶生长研究

InP以其众多的优越特性使之在许多高技术领域有广泛应用.掺硫n型InP材料用于激光器、LED、光放大器、光纤通信等光电领域.为了降低成本和适应新型器件制造的要求,本文进行了直径100mm掺硫InP单晶生长和性质研究.首先解决了大容量直接合成技术,其次解决了大直径单晶生长的关键技术,保证了一定的成晶率.采用降低温度梯度等措施,降低位错密度,提高晶体完整性.制备出100mm掺硫InP整锭〈100〉InP单晶和单晶片.经过测试其平均EPD小于5×104cm-2,载流子浓度大于3×1018cm-3.本文还对影响材料成晶的放肩角进行了研究,一般生长大直径单晶采用大于70.或平放肩技术都可以有效地避免孪晶的产生.     

Ф100mm掺硫InP单晶生长研究

InP以其众多的优越特性使之在许多高技术领域有广泛应用.掺硫n型InP材料用于激光器、LED、光放大器、光纤通信等光电领域.为了降低成本和适应新型器件制造的要求,本文进行了直径100mm掺硫InP单晶生长和性质研究.首先解决了大容量直接合成技术,其次解决了大直径单晶生长的关键技术,保证了一定的成晶率.采用降低温度梯度等措施,降低位错密度,提高晶体完整性.制备出100mm掺硫InP整锭〈100〉InP单晶和单晶片.经过测试其平均EPD小于5×104cm-2,载流子浓度大于3×1018cm-3.本文还对影响材料成晶的放肩角进行了研究,一般生长大直径单晶采用大于70.或平放肩技术都可以有效地避免孪晶的产生.     

VGF法中降温速率对InP单晶生长的影响

垂直梯度凝固(VGF)法生长磷化铟(InP)单晶时产生的缺陷主要有孪晶、位错、多晶等，这些缺陷严重影响了InP单晶的产量与品质。首先简述了VGF法生长InP单晶过程中容易产生的主要缺陷，然后通过实验对各生长阶段的降温速率进行调整，成功改善了孪晶、位错重复出现的情况。实验结果表明，增大放肩过程的降温速率有利于抑制放肩过程产生的内切孪晶，但容易增加晶体肩部的位错密度，至等径部位发生位错增殖。为解决此问题，实验在增加放肩降温速率的同时，适当减小了等径降温速率，从而有效抑制了等径部位的位错增殖。最终，实验中生长出了平均位错密度低于50 cm^-2的高质量掺S InP单晶。     

可控电参数低位错InP单晶生长及性质研究

本文详细介绍了用 LEC 法生长 InP 单晶时,利用“热场杂质效应”生长出载流子浓度在1～30×10~(17)cm~(-3)范围内可控,位错密度为0～10~4cm~(-2)、直径≤40mm 的 InP 单晶。得到一种显示固液界面的新方法。论证了构成位错蚀坑晶面的空间取向,计算出有孪晶出现时,寄生晶体的生长方向偏离〈111〉方向38°56′,寄生生长面为{115}面。     

掺Sn-InP单晶的制备(摘要)

由于InP单晶材料在微波器件和光电器件等方面的应用,使InP单晶得到迅速的发展。英国MR公司利用LEC方法已生产出φ80mm,重3Kg的InP单晶。yasuo Seki等人利用杂质钉扎效应已拉出重掺(Zn,s)低位错和无位错InP单晶。国内近几年,在多晶合成和单晶制备等方面也取得较大进展。本实验采用L4316Ⅱ/ZF型高压单晶炉,对掺Sn-InP单晶进行了研制。在φ60mm的石英坩埚中,装100—130克InP多晶和45克B_2O_3,掺0.1%重量的Sn。拉晶时炉内压力     

用感应加热生长LiTaO_3单晶的温场

拉制大直径LiTaO_3晶体,必须要低温梯状态的热场。本文叙述了高频感应加热对坩埚形状、后加热器、热反射罩、保温材料等的选择与设计。用园柱形坩埚、Pt-Rh反射罩及辅助加热环,能获得比较理想的低温梯状态的热场,成功地生长出φ42×55毫米、重约700克的大的LiTaO_3单晶。     

MLEK crystal growth of (100) indium phosphide

We have used a combined magnetic liquid encapsulated Kyropoulos/Czochralski (MLEK/ MLEC) technique to produce twin-free indium phosphide (InP) crystals. This technique has advantages over the standard LEC method used for commercial production of InP. By stabilizing convective flows with a magnetic field and controlling the angle between solid and liquid, one can grow large diameter twin-free (100) InP crystals; they are shaped with a flat top as is typical for Kyropoulos growth, and then pulled from the magnetically stabilized melt as in Czochralski growth. This shaping method has the benefit of maximizing the number of single crystal wafers which can be sliced from the boule. MLEK InP growth is distinguished from other methods such as LEC and MLEC with respect to solid-liquid interface shape, dislocation density, and impurity distribution. This process has demonstrated that twin-free InP (100) crystals can be consistently grown.     

Development of low-dislocation-density SI long 2-inch InP single crystals by the VCZ method

At Sumitomo Electric, 2-inch diameter 220mm-long semi-insulating InP single crystals with low dislocation density have been successfully developed by VCZ (Vapor pressure controlled Czochralski) method. This article describes the growth technique and characterization of low-dislocation-density semi-insulating long 2-inch InP single crystals.     

生长条件及退火处理对磷化铟单晶结构完整性的影响

利用X射线双晶衍射（XRD）技术研究了原生及退火处理后的磷化铟单晶的晶格完整性. 原生磷化铟单晶中由于存在着大量的位错和高的残留热应力，导致晶格产生很大的畸变，表现为XRD半峰宽的值较高并且分布不均匀，甚至有些原生的磷化铟单晶片出现XRD双峰等. 通过降低晶体生长过程的温度梯度，降低位错密度并减小晶体中的残留热应力可以提高晶体的完整性. 利用高温退火处理也可有效地降低磷化铟晶体中的残留热应力. 对磷化铟晶体生长过程中熔体的配比、掺杂浓度等条件对结构完整性的影响进行了分析.     

Growth and crystal quality of inp crystals by the liquid encapsulated czochralski technique

The growth of InP single crystals by the liquid encapsulated Czochralski (LEC) technique has been studied from the standpoint of improving crystal quality. Twin-free crystals have been grown reproducibly in the <lll>P direction under the following conditions; (1) using starting material which does not contain fine InP particles, (2) controlling the cone shape of the crystals such that the angle with the growth axis is less than 19.68°, (3) arranging the.hot zone to produce a temperature at the top surface of the B₂O₃ encapsulant layer below 550°C. It has been confirmed that electrical properties of nominally undoped crystals are dominated by the impurity, Si, and the concentration of Si in an LEC crystal corresponds to that of the starting material. The dislocation densities of undoped LEC InP crystals depend on thermal stresses during the growth process. This knowledge has led to the growth of dislocation-free crystals.     

富磷熔体中生长的φ100 mm掺硫InP单晶研究

采用原位磷注入合成法在高压单晶炉内合成富磷的磷化铟 (In P)熔体 ,并利用液封直拉法 (LEC)生长出了 1 0 0 mm In P掺硫单晶材料。对富磷单晶分别用快速扫描光荧光谱技术、腐蚀金相法和扫描电镜进行了研究。结果表明在富磷量足够大的情况下 ,晶片上会出现孔洞 ,并对孔洞周围位错的形成原因及分布进行了分析。 1 0 0 mm In P单晶的平均位错密度也没有明显的增加 ,为今后生长更大尺寸的完整 In P单晶奠定了良好的基础     

真空高阻区熔Si单晶中的微缺陷及其少子寿命

通过在Ar气氛及真空环境中进行的高阻区熔Si单晶生长实验,分析了晶体直径、晶体生长环境及晶体生长速率对晶体中微缺陷及少子寿命的影响及产生这种影响的原因.单晶生长实验表明,与在Ar气氛下的单晶生长相比,在真空环境下采用较低的晶体生长速率即可生长出无漩涡缺陷的单晶,而当晶体生长速度较高时,尽管可以消除漩涡,但单晶的少子寿命却有明显的下降.     

InP单晶材料现状与展望

介绍了制备InP单晶材料的主要方法,包括传统液封直拉技术(LEC)、改进的LEC技术、气压控制直拉技术(VCZ0PC-LEC)0垂直梯度凝固技术(VGF)0垂直布里奇曼技术(VB)等。对这些方法进行了分析和对比,指出各种方法的优势和发展方向。还讨论了大直径InP单晶生长技术的发展和关键因素。     

In-situ synthesis and growth of indium phosphide

The high partial pressure of phosphorus at the stoichiometric melting point of InP precludes the in-situ synthesis in the puller by simple admixture of indium and phosphorus. This paper describes a system that was considered for the in-situ synthesis and growth of InP single crystal, utilizing the phosphorus vapor injection method. The advantages of this two-heater side-by-side injection synthesis system is dis-cussed and the effect of chamber pressure and phosphorus temperature on the InP synthesis yield is described. The procedures used for in-situ synthesis and growth are also described. Electrical and optical properties of LEC cry-stals grown by in-situ synthesis compare favorably with those of crystals grown from polycrystalline charges synthe-sized with the high-pressure autoclave or the gradient freeze method. This work was partially supported by ARO Contract DAAG29-79-C-0009, and was presented first at the 24th Annual Elec-tronic Materials Conference held at Fort Collins, Colorado, June 1982.     

Bulk single crystal growth of silicon-germanium

Si-Ge single crystals up to 68 mm diameter and up to 17 at.% germanium were grown using a modified Czochralski technique. Pre-grown large diameter single crystal silicon seeds with various crystallographic orientations were used as templates for solidification to reduce cap crystallization time and to ensure single crystallinity at desired crystal diameters. A discussion is presented of the influences of seed preparation, crystal growing parameters and post-growth processing on the Si-Ge bulk single crystals produced using this new technique. The modified Czochralski technique described in this paper is ultimately intended for the manufacture of 100–200 mm diameter Si-Ge substrates.     

用VGF法生长6英寸锗单晶中籽晶熔接工艺研究

采用垂直梯度凝固(VGF)法生长单晶时,其温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一.在VGF法生长单晶的过程中,籽晶的熔接工艺直接影响着单晶生长的成败.研究了拉速器速度、保温时间及石英棉用量对6英寸(1英寸=2.54 cm)锗单晶VGF生长中籽晶熔接的影响,并确定了最佳的籽晶熔接工艺.研究结果发现,当拉速器速度为3～4 mm/h、保温时间为75～100 min、石英棉用量为15～20 9时,实现了对籽晶熔接工艺的精准控制,熔接长度为12～22 mm,位错密度小于500 cm-2,有效地降低了生产成本,提高了生产效率和单晶率.