从金-锗-镍熔体中砷化镓的液相外延生长

为了研究Ni/An-Ge/GaAs合金接触,从Au-Ge和Au-Ge-Ni蒋体中生长了GaAs外延层。测量了GaAs在Au-Ge和Au-Ge-Ni合金中的溶解度。讨论了Au、Ge和Ni在Ni/Au-Ge/GaAs合金接触中的电学特性。基于液相外延生长实验的结果,我们提出了在n型砷化镓上用Au-Ge-Ni合金制作低的比接触电阻的欧姆接触的条件。也测量了Ni/Au-Ge/GaAs合金接触的比接触电阻。     

N型GaAs欧姆接触中各组份对比接触电阻的影响

用类似液相外延的设备,测定了Ga与 As在450℃至 550℃间在 Au-Ge和 Au-Ge-Ni熔体中的溶解度.发现温度升高,Ga与As的溶解度增加,但由于As的逸损,在熔体中 Ga与As的比例也增大.自Au-Ge的共晶组份起,Au含量的提高和Ni的加入均使Ga和As的溶解度增加.自热力学活度角度讨论了溶解度提高的原因.测定了Au-Ge与Au-Ge-Ni(或Fe、Cr、Co)系统的比接触电阻,并结合溶解度的实验和热力学活度的计算进行了讨论.分析了各组份对欧姆接触比接触电阻的影响.     

Ti/Al/Ti/Au与AlGaN欧姆接触特性

研究了溅射 Ti/ Al/ Ti/ Au四层复合金属与 Al Ga N / Ga N的欧姆接触特性 ,并就环境温度对欧姆接触特性的影响进行了分析研究 .试验证实 :溅射的 Ti/ Al/ Ti/ Au与载流子浓度为 2 .2 4× 10 1 8cm- 3的 Al Ga N之间在室温下无需退火即可形成欧姆接触 .随快速退火温度的升高接触电阻降低 .快速退火时间 30 s已可实现该温度下最佳欧姆接触 .当工作温度不高于 30 0℃时接触电阻几乎不受温度的影响     

掩膜层生长导致n-GaAs表面化学组分的变化对微波器件性能的影响

利用AES和ESCA能谱仪和离子剥离相结合的方法,研究了不同温度下在n型GaAs上淀积SiO_2掩膜层的n-GaAs(100)表面化学组分的变化对形成肖特基结和欧姆接触的影响.在这基础上提出,通常淀积SiO_2过程是以淀积SiO_2为主,并伴随着GaAs本体氧化和As-O 键中的As挥发和氧转移到Ga上来形成附加的Ga_2O_3的两个物理过程所组成.解释了400℃淀积SiO_2掩膜层的3mm混频器各项性能优于700℃淀积SiO_2掩膜层的4mm混频器,而后者性能不够理想的原因是由于金属/n-GaAs界面处仍有β-Ga_2O_3而引起较多的界面缺陷所致.在An-Ge-Ni/GaAs界面处很薄的 β-Ga_2O_3对 An-Ce-Ni欧姆接触性能影响不大.但长期存放后在Au-Ge-Ni表面上形成的Ga_2O_3对欧姆接触就有影响.     

GaAs激光器几个物理量的测量

GaAs激光器是在很大的电流密度下工作的,因此器件的串联电阻(体电阻和接触电阻)对器件的性能有很大影响。为了得到尽可能小的串联电阻,首先必须判定GaAs和金属电极之间的接触是否是欧姆接触,并测出器件串联电阻的数值。     

用连续CO_2激光合金化制备Au-Ge-Ni-n GaAs欧姆接触

本文利用CW CO_2激光对GaAs的穿透性从GaAs晶片背面进行辐照,形成了良好的Au-Ge-Ni-n GaAs欧姆接触。研究了激光合金化对不同摻杂浓度GaAs的欧姆接触,并与热合金化作了对比试验。结果表明,激光合金化有较低的比接触电阻,材料的载流子浓度越低,比接触电阻降低得越显著。AES分析表明,激光合金化造成了一个优良的以Ge取代Ga的重掺杂的n型GaAs层。     

用于4H-SiC雪崩光电探测器p型欧姆接触的研究

对4H-SiC雪崩光电探测器的Ti/Al/Au p型欧姆接触进行了详细的研究。通过线性传输线模型(LTLM)测得经930℃退火后欧姆接触的最小比接触电阻为5.4×10~(-4)Ωcm~2。分别用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对退火前后的表面形貌、金属之间以及金-半接触界面之间相互反应及扩散情况进行测试与分析,发现了影响欧姆接触性能的主要原冈。对采用此欧姆接触制备的4H-SiC雪崩光电探测器进行测试,发现器件的击穿电压约为-55 V,此时其p型电极处的电压降仅为0.82 mV,可以满足4H-SiC雪崩光电探测器在高压下工作的需要。     

难熔金属与n-GaAs的欧姆接触特性

用磁控溅射系统和快速合金化法制备了Mo/W/Ti/Au多层金属和n-GaAs材料的欧姆接触,在溅射金属层之前分别用HCl溶液和(NH4)2S溶液对n-GaAs材料的表面进行处理.用传输线法对比接触电阻进行了测试,并利用俄歇电子能谱(AES)、X射线衍射图谱(XRD)对接触的微观结构进行了分析.结果表明,用(NH4)2S溶液对n-GaAs材料表面进行处理后,比接触电阻最小;在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻,约为4.5×10-6Ω·cm2.这是由于(NH4)2S溶液钝化处理后降低了GaAs的表面态密度,消除了费米能级钉扎效应,从而改善了难熔金属与GaAs的接触特性.     

Au/Zn/Au/p-In P欧姆接触的界面研究

研究了离子束溅射制备的Au/Zn/Au/p-InP欧姆接触的界面特性.在480℃退火15s比接触电阻达到最小,为1.4×1 0-5 Ω·cm 2.利用俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)研究了接触界面的冶金性质.实验结果表明,在室温下InP中的In就可以扩散到接触的表面,退火后可与Au形成合金.退火后,Zn的扩散可以在p-InP表面形成重掺杂层,从而降低接触势垒高度,减小势垒宽度,有助于欧姆接触的形成;在接触与p-InP的界面产生一个P聚集区,同时Au与InP反应生成Au2P3,其P的2p3/2电子的结合能约为129.2 eV.     

Ge／Pt／Au,Ge／Au／Ni／Au—n型GaAs欧姆接触的对比研究

对用快速热合金方法（RTP）形成Ge/Pt/Au,Ge/Au/Ni/Au-n型GaAs欧姆接触进行了对比研究。实验结果表明，在合金形貌和欧姆接触特性兼顾的情况下，Ge/Pt/Au和Ge/Au/Ni/Au有不同的“温度－时间”窗口的接触电阻率。合金后，Auger能谱分析表明，Ge/Au/Ni/Au金属系统扩散进GaAs体内的净施主Ge浓度较高，因而接触电阻率较低。两种欧姆接触金属系统经高温存贮一定时间后，发现其接触电阻率都有所降低。     

金属/p-GaAs界面态对接触电阻作用机理的研究

本文针对大功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)阵列热阻大、出光不均匀的问题,研究p-GaAs层欧姆接触电阻值的作用机理,降低欧姆接触串联电阻的方法,以提高VCSEL阵列出射光功率的均匀性。基于3种常用欧姆接触金属Ti/Au、Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au,研究各层金属厚度和金属组合对与p型欧姆接触电阻的作用规律;结合等离子体表面处理工艺,改变金属/p-GaAs界面态,研究界面态对欧姆接触电阻的影响规律。实验对比分析得到金属Ti/Au结构电极欧姆接触的比接触电阻率最低,为3.25×10^-4 Ω·cm²;基于金半接触势垒模型,通过表面等离子体处理,界面势垒可降低12.6%(0.269 2 eV降至0.235 3 eV),等离子体轰击功率可调控金半界面的势垒和态密度。     

难熔金属与n-GaAs的欧姆接触特性

用磁控溅射系统和快速合金化法制备了Mo/W/Ti/Au多层金属和n-GaAs材料的欧姆接触,在溅射金属层之前分别用HCl溶液和(NH4)2S溶液对n-GaAs材料的表面进行处理．用传输线法对比接触电阻进行了测试,并利用俄歇电子能谱（AES）、X射线衍射图谱（XRD）对接触的微观结构进行了分析．结果表明,用(NH4)2S溶液对n-GaAs材料表面进行处理后,比接触电阻最小;在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻,约为4.5×10－6Ω·cm2．这是由于(NH4)2S溶液钝化处理后降低了GaAs的表面态密度,消除了费米能级钉扎效应,从而改善了难熔金属与GaAs的接触特性．     

表面处理对p-GaN欧姆接触的影响

分别用稀盐酸、王水以及(NH4)2S溶液处理p-GaN表面,通过测试样品表面Ols的X射线光电子能谱(XPS),比较了这些溶液去除p-GaN表面氧化层的能力;在经不同溶液处理后的样品表面,以相同的条件制作Ni/Au电极,并测试其与p-GaN的比接触电阻,结果表明经稀盐酸处理后的样品表面,由于其氧含量较高,不能与Ni/Au形成良好的欧姆接触,而经王水和(NH4)2S溶液处理后的p-GaN表面,能与Ni/Au形成良好的欧姆接触;最后,通过比较样品表面的Ga/N原子浓度比,探讨了王水处理p-GaN表面能够形成良好欧姆接触的原因.     

表面处理对p-GaN欧姆接触的影响

分别用稀盐酸、王水以及(NH4)2S溶液处理p-GaN表面,通过测试样品表面Ols的X射线光电子能谱(XPS),比较了这些溶液去除p-GaN表面氧化层的能力;在经不同溶液处理后的样品表面,以相同的条件制作Ni/Au电极,并测试其与p-GaN的比接触电阻,结果表明经稀盐酸处理后的样品表面,由于其氧含量较高,不能与Ni/Au形成良好的欧姆接触,而经王水和(NH4)2S溶液处理后的p-GaN表面,能与Ni/Au形成良好的欧姆接触;最后,通过比较样品表面的Ga/N原子浓度比,探讨了王水处理p-GaN表面能够形成良好欧姆接触的原因.     

二次退火对Au/Ni/Au/Ni/p-AlGaN欧姆接触组织结构的影响

在蓝宝石衬底上,利用金属-有机物化学气相沉 积(MOCVD)方法制备p-i-n结构AlGaN基体,采 用常规工艺制作台面型紫外探测器。电子束蒸发蒸镀Ni/Au/Ni/Au(20nm/20 nm)结构制备 p 电极。经空气中550℃/3min一次退火和N₂气氛中750℃/30s二次退火后得到欧姆接触。利用高分 辨透射电镜(HRTEM)和能谱(EDS)研究不同退火条件下p 电极接触的组织结构演变。结果 表明:一 次退火p电极金属层出现明显扩散,但仍维持初始的分层状态,金属/半导体接触界面产生 厚约4nm 的非晶层;二次退火后,金属电极分层现象和界面非晶层消失。金/半界面结构表现为半共 格关系,界面结 构有序性提高。Ni向外扩散,Au向内扩散,Ga扩散至金属电极,造成界面附近金属层富 集Au、Ga元素,导致p电极欧姆接触的形成。     

快速热退火对Au/AuBe/Au与GaP结构的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)制备了GaAs基A1GaInP发光二极管(LED),其中在p-GaP上制作Au/AuBe/Au接触电极,经不同温度快速热退火后,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和俄歇电子能谱仪(AES)对样品的欧姆接触的界面特性进行了分析和表征.使用光电测试仪对样品的电性能进行了测试.结果表明,随着退火温度的升高,各元素的扩散深度和强度增加,Au表面出现灰色片状聚合物,其主要成分为AuGa和BeO;在490～550℃时,金属层与GaP界面表层Au中含有Ga和Be元素,GaP中含有Au和Be元素;Ga元素扩散至Au层中,Au3Be相分解并形成β-AuGa,金属层物相结构转变成Au与3-AuGa两相的混合.在490～550℃时LED的正向电压保持不变.     

Au/n-InP接触的热反应特性

研究了离子束溅射制备的Au /n-InP欧姆接触在退火前后的界面特性.400 ℃ 10 min退火后,比接触电阻比退火前降低了约两个数量级.利用俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)研究了接触的表面和界面的冶金性质.实验结果表明在室温下InP中的In就可以扩散到接触的表面,退火后Au的价态升高,AuxIny合金中In的含量增加.退火后,在接触与n-InP的界面产生一个P聚集区,同时Au与InP反应生成Au2P3,金属-InP界面Au2P3的生成是比接触电阻降低的原因.     

金—锗系统欧姆接触制备研究

对于GaAs MESFET和以GaAs或InP为衬底的PHEMT的欧姆接触制备，虽均采用Au-Ge-Ni系统，但其合金条件却因材料特性各异而不同。     

AlGaN紫外探测器p电极的Ni/Au/Ni/Au欧姆接触结构研究

研究了AlGaN半导体p电极的Ni/Au/Ni/Au接触结构的性能和组织结构。退火 前,p电极接触具有明显的整流特性。经空气中550℃/3 min一 次退火和N2气氛中750℃/30 s二 次退火后,电极呈现出了良好的欧姆接触。采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、透射 电镜(Transmission Electron Microscope, TEM)、能量分散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer, EDS)和X射 线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)观察了电极退火后金--半界面微结构的演化过程。结果表明,完全退火后的p电极 界面及金属层出现了明显的互扩散和界面反应现象;金--半界面上形成了存在良好共格/半共格关系的外延结 构。初始沉积的金属电极分层现象消失,形成了单一的电极结构。Ni向外扩散并与O发生反应,Au扩散至p-GaN 表面。在金-半接触界面上,Ga扩散至金属电极,造成界面附近的金属层中富集Au和Ga元素;Au和Ni明显扩散 至半导体表层,在金-半界面附近形成了Au、Ga和Ni富集现象。这些现象应该对于降低势垒高度和形成欧姆接触具有重要作 用。     

异质结InP/InGaAs探测器欧姆接触温度特性研究

为了研究异质结InP/InGaAs探测器帽层的欧姆接触特性,采用Au/p-InP传输线模型(TLM),对比不同退火温度下的接触特性,在480℃、30 s的退火条件下实现室温比接触电阻为3.84×10~(-4)Ω·cm~2,同时,对欧姆接触的温度特性进行了研究,发现随着温度降低比接触电阻增加,在240~353 K温度范围内界面电流传输主要为热电子-场发射机制(TFE);240 K以下,接触呈现肖特基特性.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对界面处的扩散程度和化学反应进行了分析,发现经过480℃、30 s退火后样品界面处存在剧烈的互扩散,反应产物Au_(10)In_3有利于改善Au/p-InP的接触性能.