MBE生长RTD材料的X射线双晶衍射研究

用分子束外延技术(MBE)生长了GaAs基共振隧穿二极管(RTD)的材料结构,利用X射线双晶衍射(XRD)方法对材料进行了测试分析.结果表明,材料的双晶衍射峰半峰宽达到16.17",GaAs层与In0.1Ga0.9As层的相对晶格失配率仅为0.015 6%.对实验样品进行了双晶衍射回摆曲线的模拟,模拟结果与测试结果符合较好,说明生长的RTD材料结构与设计相符合.通过制成器件对材料进行验证,室温下对器件进行直流测试,PVCR达到5.1,峰值电流密度达到73.6 kA/cm2.     

Si/SiGe/Si-SOI异质结构的同步辐射双晶貌相术和高分辨三轴晶X射线衍射

运用同步辐射双晶貌相术结合高分辨三轴晶X射线衍射对经原位低温热处理的Si/SiGe/Si-SOI异质结构进行研究,发现Si层(004)衍射峰两侧半高宽(FWHMs)处同步辐射双晶形貌像特征存在明显差异.对同步辐射双晶摇摆曲线中Si层(004)衍射峰的不对称性给予了解释,同时阐明了高分辨三轴晶X射线衍射2θ-ω扫描曲线中Si层(004)衍射双峰与Si层衍射结构的对应关系.     

X射线在超晶格材料衍射中的相干性分析

X射线双晶衍射仪系统中受参考晶体分辨率等因素的影响,X射线的相干长度不超过1 μm.X射线在异质外延晶体材料内衍射时,不超过相干长度范围内厚度外延层中的衍射波会产生相干叠加,否则,产生非相干叠加.分子束外延(MBE)生长了短周期InGaAs/GaAs超晶格,在其摇摆曲线中观察到显示X射线在超晶格结构中衍射相干特征的多级卫星峰及Pendell(o)song干涉条纹,并利用相干光理论对超晶格结构信息诸如周期及"0"级峰位置等进行了分析.     

大直径MCT晶体的双晶衍射回摆曲线测量

采用加压改进Bridgman法生长出大直径(φ＝40 mm)MCT晶体.对所生长的晶体进行了双晶衍射回摆曲线测量,所测量样品的双晶衍射回摆曲线的半峰宽最小值为14.4″～16.2″.测试结果表明:大直径MCT晶体质量优良,具有较好的结构完整性.     

Ge_xSi_(1-x)/Si应变层超晶格X-射线双晶衍射的运动学研究

本文利用X射线双晶衍射对应变层超晶格进行了研究.我们从超晶格的台阶模型出发,运用运动学理论,推导出了X射线衍射强度的表达式,清楚地揭示了合金成分x,应变,层厚比与迴摆曲线强度分布的关系.对Ge_xSi_(1-x)/Si超晶格双晶X射线衍射强度的模拟结果与实验结果符合很好.     

MBE GaAs/GaP(001)异质外延层结构参数的X射线双晶衍射研究

本文利用X射线双晶衍射方法,研究了分子束外延(MBE)GaAs/CaP(001)异质外延层的结构参数——晶格常数、晶胞体积.根据X射线衍射动力学理论和运动学理论分别对双晶衍射摇摆曲线的峰角位置进行了修正,二者吻合很好.修正后的结果表明:X射线双晶衍射测量中会引入一定的晶胞体积缩小量,修正后外延层的晶胞体积略大于自由状态GaAs单晶的晶胞体积,这里根据Poisson关系对 GaAs/GaP外延层晶胞体积的增大进行了解释.     

In_xGa_(1-x)As/GaAs应变超晶格的X射线双晶衍射研究

本文阐述了一种基于X射线动力学衍射理论的计算机模拟方法,该方法可用于分析超晶格材料的X射线双晶摆动曲线,用模拟计算方法得到了In_xGa_(1-x)As/GaAs应变超晶格的各种结构参数。     

GaAs／GaAlAs阴极粘结工艺的X射线双晶衍射测量

分析了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ阴极粘结工艺中应力产生的根源和晶体中应力对Ｘ射线双晶衍射峰的宽度和强度的影响。用Ｘ射线双晶衍射仪测量了阴极和玻璃热粘结工艺过程中阴极材料外延层和衬底的双晶回摆曲线。     

GaAs／GaAsAl阴极粘结X射线双晶衍射测量

分析了ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ阴极粘结工艺中应力产生的根源和晶体中应力对Ｘ射线双晶衍射峰的宽度和强度的影响，用Ｘ射线双晶衍射仪测量阴极和玻璃热粘结工艺过程中的阴极材料外延层和衬底的双晶回摆曲线，实验结果表明，ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ阴极粘结工艺没有带来明显的附加应力，外延层衍射角的展宽是由于ＧａＡｓ阴极组件窗玻璃的非晶态性所致。     

Si/SiGe/Si-SOI异质结构的同步辐射双晶貌相术和高分辨三轴晶X射线衍射

运用同步辐射双晶貌相术结合高分辨三轴晶X射线衍射对经原位低温热处理的Si/SiGe/Si-SOI异质结构进行研究，发现Si层（004）衍射峰两侧半高宽（FWHMs）处同步辐射双晶形貌像特征存在明显差异．对同步辐射双晶摇摆曲线中Si层（004）衍射峰的不对称性给予了解释，同时阐明了高分辨三轴晶X射线衍射2θ-ω扫描曲线中Si层（004）衍射双峰与Si层衍射结构的对应关系．     

沟道应力对GaAs PHEMT材料电性能的影响

设计并用分子束外延(MBE)法制备了不同沟道结构的GaAs PHEMT材料,采用高分辨率X射线双晶衍射仪(DCXRD)、应力测试仪和霍尔测试仪对样品的结晶质量、薄层组分和厚度偏差、应力以及电子迁移率进行了分析表征。探讨了外延片应力与沟道结构的相关性,研究了沟道失配应力对电性能的影响机理。建立了GaAs PHEMT材料热应力引起电子传输特性退化的试验方法,进行了高温和低温存储后材料电性能的演化行为测试,并归纳了热应力引起材料电特性退化的实验结果。结果表明GaAs PHEMT材料经高、低温存储并恢复室温后仍能保持原有电性能,沟道应力对材料电性能的影响主要表现为失配应力。     

RTD纳米薄层的精细控制及X射线双晶衍射测量

在共振隧穿二极管(RTD)的MBE生长中,用双生长速率和束流调制技术实现了RTDnm级薄层的精细控制;用X射线双晶衍射仪扫描并分析了典型双势垒RTD样品的衍射摇摆曲线;用计算机对样品结构进行了动力学模拟分析。结果显示样品异质结界面和晶体质量良好,纳米薄膜的组分和厚度偏差分别控制在2%和3.5%之内,说明薄层的生长得到了精细控制。     

InGaAs（P）／InP应变量子阱和超晶格的光电性质

利用低压金属有机化合物化学汽相沉积（ＭＯＣＶＤ）生长技术在ＩｎＰ衬底上生长ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ应变量子阱，超晶格和ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ量子阱结构材料，利用７７Ｋ光荧光（ＰＬ）测量这一应变量了阱和量子阱的光学性质，利用双晶Ｘ光测量应变超晶格的性质。     

Investigation of the effect of growth interruption on the formation of InAs/GaAs quantum dot superlattice near the InAs critical thickness

Two kinds of superlattices (i) with and (ii) without growth interrupt (GI) after deposition of 1.77 monolayers (ML) of InAs on GaAs (0 0 1) were grown by solid-source molecular beam epitaxy (MBE) and assessed by transmission electron microscopy (TEM) techniques, double crystal X-ray diffraction (DCXRD) and photoluminescence (PL) measurements in order to gain an understanding of the structural and compositional properties. In case (i) formation of coherent dislocation free self-organized quantum dots (SOQDs) with 2.8-3.2 nm height and 13-16 nm lateral size was observed, whereas in case (ii) no quantum dots had formed. In order to better understand the implication of growth interruption for the formation mechanism, highly localised assessment of the composition of the QD was carried out via atomic resolution Z-contrast imaging and electron energy loss spectroscopy (EELS).     

Si1-xGex/Si应变材料的生长及热稳定性研究

利用分子束外延（MBE）技术生长了Ge组份为0.1-0.46的Si1-xGex外延层。X射线衍射线测试表明，SiGe/Si异质结材料具有良好的结晶质量和陡峭界面，其它参数与可准确控制。通过X射线双晶衍射摆曲线方法，研究了经700℃、800℃和900℃退火后应变SiGe/Si异质结材料的热稳定性。结果表明，随着退火温度的提高，应变层垂直应变逐渐减小，并发生了应变弛豫，导致晶体质量退化；且Ge组分越小，Si1-xGex应变结构的热稳定性越好；室温下长时间存放的应变材料性能稳定。     

硅衬底GaN基LED外延生长的研究

采用在AlN缓冲层后原位沉积SiN掩膜层,然后横向外延生长GaN薄膜.通过该法在硅衬底上获得了1.7 μm无裂纹的GaN薄膜,并在此基础上外延生长出了GaN基发光二极管(LED)外延片,其外延片的总厚度约为1.9 μm.采用高分辨率双晶X-射线衍射(DCXRD)、原子力显微镜(AFM)测试分析.结果表明,GaN薄膜(0002)面的半峰全宽(FWHM)降低到403 arcsec,其表面平整度得到了很大的改善;InGaN/GaN多量子阱的界面较平整,结晶质量良好.光致发光谱表明,GaN基LED峰值波长为469.2 nm.     

分子束外延InSb薄膜缺陷分析

实现高温工作已经成为了第三代红外探测器的重要发展方向。为了达到这个目标,首先要降低探测器材料的各种缺陷。本文主要研究了不同生长条件对InSb分子束外延薄膜的晶体质量的影响,并采用金相显微镜、X射线双晶衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能谱仪等检测手段对外延膜缺陷进行了研究,综合分析了各缺陷的特征、起因、消除方法等。通过优化外延条件,外延膜宏观生长缺陷最低值达到483 cm-2。     

High-resolution X-ray diffraction study of strained InGaAsP/InP multiple quantum well structures grown using all solid sources

This paper reports characterization of n-type strained InGaAsP/InP multiple quantum well (MQW) structures, grown by solid source molecular beam epitaxy (MBE), using high-resolution X-ray diffraction. It was found that well-defined periodic satellite peaks up to 20 orders and the Pendellösung fringes appeared between the satellite peaks were observable, indicating a very high crystalline quality of the MQW structures. The data extracted from the rocking curves, including position and FWHM of the zero-order peak, the angle separation between diffraction peaks and the intensity of the first-order peak, indicate that high-quality InGaAsP/InP MQW structures with controllable well width and sharp interfaces can be successfully grown using all solid sources, and the well width has no significant effect on the quality of the interfaces. These observations are in good agreement with the simulated results using dynamical X-ray theory.     

Molecular beam epitaxy from research to mass-production — Part II

Most physics undergraduates will have encountered the potential well as their first problem in undergraduate quantum mechanics. New crystal growth techniques such as molecular beam epitaxy (MBE) have made it possible to produce quantum wells in practice. This sophisticated technology for the growth of high quality epitaxial layers of compound semiconductor materials on single crystal semiconductor substrates is becoming increasingly important for the development of the semiconductor electronics industry. In the second part of this 2-part feature we get to grips with production by way of two companies, one merchant and the other a captive producer of electronic devices by multiwafer MBE.