液相外延新方法

本文详细介绍了在半导体激光器制造中采用控制蒸汽压温差法进行液相外延的原理、工艺过程以及实验结果的检测分析。这是一种按化学计量组分与晶格常数补偿生长完美晶体和晶格匹配的异质结的方法。我们制得的GaAs—Ga_(1-x)Al_xAs_(1-y)Py异质结晶格匹配达1×10~(-5),激光谱宽达1.61 A。用此法生长单层外延片,已获得室温载流子浓度～10~(15)(厘米)~(-3),室温迁移率～8000(厘米)~2/伏特·秒的高纯GaAs单晶。用腐蚀坑密度为5000(厘米)~(-2)的掺硅GaAs作衬底,可生长出腐蚀坑只有500(厘米)~(-2)以下的GaAs近完美晶体。这种液相外延新方法,用于制做半导体激光器和发光二极管,可获得高量子效率长寿命工作的器件。     

小型高速脉冲振荡器

去年秋天,日本松下电器公司东京研究所研制出了固体脉冲振荡器件“跳跃二极管”,开辟了GaAs材料的第三个用途。 GaAs脉冲振荡器“跳跃二极管”的构造示于图 1。在n型 GaAs上扩散深能级杂质铁,其表面形成高阻层。母晶的载流子浓度是n10~(15)～10~(16)厘米~(-3),扩散铁后的载流子浓度是10~(14)厘米~(-3),与扩散前相比,大约被补偿1个数量级左右,形成10微米厚的γ层。然后再蒸发In、Sn Au(Ge)等金属形成电极。     

X 波段砷化镓场效应晶体管

做出了10千兆赫微波频率下低噪声放大砷化镓场效应晶体管,使固体放大器频率范围比使用硅晶体管提高2～3倍。GaAs FET 最高振荡频率达30千兆赫,8千兆赫和16千兆赫下测得的功率增益分别为8分贝和3分贝,见图1。4千兆赫下噪声3分贝,低于迄今为止报导的晶体管噪声水平。此外,场效应晶体管噪声随频率的变化较小,8千兆赫下仅为5分贝,见图2。器件制于半绝缘 GaAs 衬底上的10~(17)厘米~(-3)掺硫外延薄膜上。外延层必须很薄(约0.3     

复盖氧化膜的半绝缘 GaAs 表面处导电层的形成

当用烷氧基硅酸盐和磷酸盐在本征 GaAs 的表面上生长一层 SiO_2或磷硅玻璃(PSG)时,掺 Cr 的本征 GaAs 表面附近形成一薄的导电层。导电层的厚度随热处理的时间和温度的增加而增厚,此导电层为 n 型,其电子浓度和迁移率分别为1～2×10~(17)厘米~(-3)和2500厘米~2/伏·秒。归纳起来,导电层形成的原因是本征 GaAs 中补偿不希望的施主的 Cr 浓度,因它向氧化膜中扩散而浓度减小。用从石英溅射生成的SiO_2或 Si_3N_4复盖本征 GaAs 就可以避免形成这样的导电层,Cr 在本征 GaAs 中扩散系数的激活能为3.6电子伏。     

掺铬砷化镓汽相外延

使用 Ga/As Cl_3H_2系统,以 CrO_2Cl_2作掺杂剂生长半绝缘掺铬GaAs 外延层,电阻率的数量级可达10~8欧姆·厘米。这表明铬起着深能级受主的作用,其激活能为0.57电子伏,约可补偿浓度为10~(16)厘米~(-3)的浅能级施主。载流子浓度为1.2×10~(17)厘米~(-3)、迁移率为5200厘米~2/伏·秒的掺硫 n 型层可在一次试验中连续生长在半绝缘外延层上。边界层陡峭适用于场效应晶体管。     

分子束外延砷化镓单晶薄膜

MBE GaAs单晶薄膜的载流子浓度(1.8-8)×10~(16)cm~(-3),室温迁移率 3000-5000cm~2/V.3最高达5466cm~2/V.s,相应的77K迁移率为1.59 ×10~4cm~2/V.s.对高杂质浓度的外延层进行了阴极荧光(4.2K) 和SIMS 测量分析.     

用于场效应晶体管的砷化镓的氢化物汽相外延生长

利用氢化物的汽相外延技术(AsH_3+HCl+Ga+H_2)生长了适宜制备金属半导体场效应晶体管的GaAs外延材料。外延材料的性质和由这种材料制备的场效应晶体管的特性同液相外延技术及比较通用的AsCl_3汽相外延生长技术所得的相类似。在面积约为6.5厘米~2的衬底上,外延层薄层电阻的均匀性约为5％(对平均值的偏离)。建立了一种生长缓冲层的新技术。实验发现,将NH_3掺入AsH_3的气流时,可以使4～9×10~(15)厘米~(-3)的本底杂质浓度降低到小于10~(14)厘米~(-3)。通过调制生长时的气体流量,在一次工艺生长流程内制备了较复杂的n~+/n/缓冲层结构。     

微波器件用的外延砷化镓的生长和评价

用液相外延(LPE)法生长了单层、双层和三层结构的外延层。在1(1/2)吋长的片子上生长的外延层有可控性好、厚度均匀以及表面好等特征。多层结构中的每层生长厚度为0.3～30微米。77°K的霍尔迁移率从73,800厘米~2/伏·秒,(N=1.4×10~(15)厘米~(-3))变到24,000厘米~2/伏·秒(N=1.3×10~(16)厘米~(-3))。把净载流子浓度和熔体中Sn的浓度作对比,计算了Sn在GaAs中的分凝系数,对<100>GaAs为7.9×10~(-5),对<111B>GaAs为2.6×10~(-4)。由这种材料并用一般的倒装技术而制造的耿氏器件,在54千兆赫下有高达4％的连续效率,而在9～10千兆赫时,连续效率猛增至12.5％。这一技术已被成功地用来生长为制造变容管、雪崩管、场效应管和光阴极所需的外延层。     

砷化镓中的硒注入

研究了400千电子伏的硒离子以3×10~(12)～2×10~(15)/厘米~2的剂量注入掺铬的半绝缘GaAs衬底中,并在800～1000℃的温度之间退火时,注入层的载流子浓度和迁移率的分布与剂量和退火温度的关系。退火中用溅射的氮氧化铝和氮化硅薄膜作为保护注入表面的密封剂。当沿随机方向或沿{110}面方向注入时,其载流子分布均呈现出“深尾”。业已发现,当注入剂量超过1×10~(14)/厘米~2时,为得到较高的载流子浓度和迁移率,退火温度不得低于900℃。用氮氧化铝膜密封的样品与用Si_3N_4膜密封的相比,载流子浓度要高2到3倍,且迁移率也略微高一些。用氮氧化铝薄膜作密封剂时,得到的最大载流子浓度大约是4×10~(18)/厘米~2。     

分子束外延GaAs掺Se

利用Se电化学喷射炉产生的Se分子束,对分子束外延(MBE)GaAs掺杂,获得了载流子浓度为 10~(15)-10~(15)cm~(-3)的N型 GaAs. 载流子浓度 8.0 ×10~(15)-5.76 × 10~(15)cm~(-3)范围相应的室温迁移率为6350-5200cm~2/V·s.还研究了各种生长参数对载流子浓度的影响.对实验结果给予了定性的解释.     

R.F.平面磁控溅射ZnO压电薄膜的特性

用高淀积速率R.F.平面磁控溅射已制备出具有极好结晶取向和表面平整度的ZnO压电薄膜.通过X-射线衍射,扫描电子显微镜,反射式电子衍射,光测量和机电测量对这些薄膜进行了详细的研究.薄膜c-轴垂直于基片.c-轴取向的标准偏离角σ小于0.5°,σ的最小值为0.35°,溅射条件为气压5×10~(-3)毛-3×10~(-2)毛(予先混合好的Ar50% O_250%),基片温度300—350℃.厚度达48微米的ZnO薄膜已重复制得,膜的质量和平整度没有下降.这些薄膜表面的平整度类似于玻璃基片.对He-Ne6328埃线TE_0模来说,4.2微米厚薄膜的光波导损耗低至2.0分贝/厘米,溅射后不需要处理.在叉指换能器(IDT)/ZnO/玻璃和ZnO/IDT/玻璃结构两种情况下,有效表面波耦合系数大于ZnO/玻璃结构理论值的95%.     

用于平面型Gunn畴雪崩器件的SiO_2低温淀积技术

<正> 制作平面Gunn畴雪崩器件的材料是在掺Cr的高阻GaAs衬底上汽相外延一层n-GaAs,其电子浓度为1×10~(15)～1×10~(18)cm~(-3),厚度为6～15μm,迁移率为4000～7500cm~2/V·s。在这样的材料上生长SiO_2,常压下,当衬底温度大于630℃时,由于As的升华,使GaAs的晶体完整性受到损坏,而在较低温度下(如420～450℃)淀积时,SiO_2常出现破裂或脱落现象。 GaAs的热膨胀系数为5.9×10~(-6)℃~(-1),而SiO_2为0.4×10~(-6)℃~1,相差一个数量级以上;此外,SiO_2的应力,300K时为1～6×10~3N/cm。实验表明,在GaAs上淀积的SiO_2厚度超过5000(?)时便产生破裂。而P_2O_5在GaAs上淀积1500(?),却未观察到裂纹,因为P_2O_5的热     

高纯外延砷化镓

据报导日本电气通信研究所采用一种密闭的AsCl_3-Ga-H_2汽相外延系统,重复地生长出了高纯度的砷化镓外延层。低温(77°K)迁移率在1.8×10~5～2.1×10~5厘米~2/伏·秒的范围内。改变AsCl_3的浓度能够获得载流子浓度低于10~(15)厘米~(-3)的材料。已获得了载流子浓度为(2.0～5.3)×10~(13)厘米~(-3)的外延层,而且重复性较好。实验发现,当     

溅射GaAs薄膜的光学性质

GaAs薄膜由射频溅射法制备。采用高纯Ar气作为工作气体,衬底有高纯Si单晶,GaAs单晶,兰宝石以及在硅单晶上预先生长一层几千埃厚的SiO_2膜等多种,GaAs靶有掺杂与不掺杂两种,掺杂靶的杂质浓度为10~(18)cm~(-3),衬底有加热装置,以控制薄膜沉积的温度。改变衬底及靶种类,改变衬底温度和阳极电压,便可获得一系列生长条件不同的样品。通常GaAs薄膜的厚度在5000(?)以上。     

正交场放大管用的长寿命冷阴极

本文介绍正交埸放大管用长寿命冷阴极。叙述实黢用的冷阴极材料的二次发射特性研究和测量以及电子和离子轰击对这些阴极材料的影响。实验用的冷阴极材料有: 1.钼-氧化铝薄膜; 2.铝酸-钡-钙浸渍阴极; 3.镍金属陶瓷阴极; 4.BN、GaAs牛导体金钢石。至今得到的新的重要的结果如下: 1.在1千伏和0.5安/厘米~3。的电子能量连续轰击下,要用7×10~(-8)乇的氧分压强来阻     

砷化镓肖特基势垒光电二极管

美国某公司试制成带宽为100千兆赫的平面型砷化镓(GaAs)肖特基势垒光电二极管.基片是平面的半绝缘性GaAs,在它上面用液相外延法形成0.4微米厚的N~+GaAs层和0.3微米厚的NGaAs层.NGaAs层的自由电子密度为1×10~(17)/厘米~3;对肖特基势垒和     

C轴取向ZnO压电薄膜的制备

本文扼要叙述用直流溅射法制备具有较高电阻,C轴取向好的ZnO压电薄膜的方法.沉积条件为:溅射电流密度J=1.2—1.5毫安/厘米~2,溅射气压P=6×10~(-2)—1×10~(-1)毛,基片温度Ts=160—280℃,沉积速率V=0.1—0.4微米/小时,得到的薄膜洁净透明,分散度α<6°,偏离度M≤3°,电阻率ρv=105—10~7欧-厘米,粒度300—500埃.并探索了温度,基片位置,气体组分对薄膜性能的影响.     

砷化镓中的锡扩散

一、序言砷化镓中的 n 型杂质,已知的有 T_e、S、Si、Sn 等。在制作器件的时候,n 或 n~ 层几乎都是采用外延生长法形成的。这是因为外延生长比扩散法温度低,并且可以制得优质的单晶(在300°K 下,μ=7000～8000厘米~2/伏秒,n=10~(14)～10~(15)厘米~(-3))。然而,在外延生长法中,用目前的技术要把 GaAs 外延层厚度控制为1～2μ重复性相当差。对单晶的要求不太严格时,用扩散法制备很薄的 n~ 层是很有效的。有关 GaAs 中扩散的报告,谈的几乎都是 p 型杂质 Zn 的扩散。之所以致力研究 Zn扩散,是因为它可以在外延生长温度或更低的温度下进行。而用外延生长法很难制得优     

分子束外延高性能P型GaAs单晶薄膜

用国产分子束外延设备生长出性能优良、表面平整光洁的GaAs。不掺杂的P型GaAs空穴浓度为 2-8×10~(14)cm~(-3),室温迁移率为360-400cm~2/V·s.使用国产材料,纯度为 2N5并经我们“提纯”的 Be作为 P型掺杂剂.掺 Be的 P型GaAs空穴浓度范围从1.0 × 10~(15)至6×10~(15)cm~(-3).其室温迁移率与空穴浓度的关系曲线与国外文献的经验曲线相符.当空穴浓度为1—2 ×10~(15)cm~(-3)时,室温迁移率达 400cm~2/V·s.低温(77K)迁移率为 3500—7000cm~2/V·s.在4.2K下对不同空穴浓度的P型GaAs样品进行了光荣光测量和分析.     

用PECVD法制备SiO_2进行Zn在GaAs中掩蔽扩散研究

本文报导丁GaAs表面上淀积液态源PECVD-SiO_2膜掩蔽Zn扩散的规律,估算了Zn在SiO_2膜和GaAs中扩散系数的比值为(1.04～1.85)×10~(-3),在700℃下Zn在GaAs中的横向扩散为结深的3～7倍。这种方法制备的SiO_2膜已应用于GaAs电调变容二极管和LPE-Ga_(1-x)Al-xAs/GaAs DH激光器的研制。