基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合

提出一种新的基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合技术．在360℃的退火温度下，获得了1.2MPa的键合强度．基于这种低温键合技术，可将外延生长在InP衬底上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱（MQW）键合并转移到GaAs衬底上．X射线衍射表明量子阱的结构未受键合过程的影响．光致发光谱分析表明键合后量子阱的晶体质量略有改善．电流电压特性的测试表明n-InP/n-InP的键合界面具有良好的导电特性；在n-InP/n-GaAs的键合界面存在着电荷势垒，这主要是由于键合界面存在GaAs氧化物薄层所致．     

基于硼酸溶液处理的GaAs/InP低温晶片键合技术

提出了一种基于硼酸溶液的GaAs/InP低温晶片键合技术,实现了GaAs/InP基材料间简单、无毒性的高质量、低温(290℃)晶片键合。GaAs/InP键合晶片解理截面的扫描电子显微镜(SEM)图显示,键合界面整齐,没有裂缝和气泡。通过键合过程,InP上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱结构转移到了GaAs基底上。X射线衍射及荧光谱显示,键合后的多量子阱晶体质量未变。二次离子质谱(SIMS)和Raman光谱图显示,GaAs/InP键合晶片的中间层厚度约为17 nm,界面处B元素有较高的浓度,键合晶片的中间层很薄,因此可以得到较好的电学、光学特性。     

1.31μm垂直腔面发射激光器材料生长及其物理特性

采用气态源分子束外延(GSMBE)技术在InP衬底上生长发光波长为1.31μm的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱和在GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs分布布拉格反射镜(DBR),并用直接键合技术将生长在InP基上的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱结构组装到GaAs衬底上生长的DBR结构上,对其微结构和发光等特性进行了比较系统的研究.发现500～620℃的高温键合过程和后续的剥离工艺不仅没有引起量子阱发光效率的降低,反而由于键合过程中的退火改进了晶体质量,大大提高了量子阱的发光强度,其中620℃退火处理后的光致发光强度是原生样品的3倍.     

1.31μm垂直腔面发射激光器材料生长及其物理特性

采用气态源分子束外延(GSMBE)技术在InP衬底上生长发光波长为1.31μm的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱和在GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs分布布拉格反射镜(DBR),并用直接键合技术将生长在InP基上的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱结构组装到GaAs衬底上生长的DBR结构上,对其微结构和发光等特性进行了比较系统的研究.发现500～620℃的高温键合过程和后续的剥离工艺不仅没有引起量子阱发光效率的降低,反而由于键合过程中的退火改进了晶体质量,大大提高了量子阱的发光强度,其中620℃退火处理后的光致发光强度是原生样品的3倍.     

1.31μm垂直腔面发射激光器材料生长及其物理特性

采用气态源分子束外延（GSMBE）技术在InP衬底上生长发光波长为131μm的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱和在GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs分布布拉格反射镜（DBR) ，并用直接键合技术将生长在InP基上的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱结构组装到GaAs衬底上生长的DBR结构上，对其微结构和发光等特性进行了比较系统的研究.发现500～620℃的高温键合过程和后续的剥离工艺不仅没有引起量子阱发光效率的降低，反而由于键合过程中的退火改进了晶体质量，大大提高了量子阱的发光强度，其中620℃退火处理后的光致发光强度是原生样品的3倍.     

InP材料直接键合技术

研究了InP/InP的直接键合技术,给出了详细的InP/InP键合样品的电特性随健合工艺条件变化的数据,在低于650℃的键合温度下实现了InP/InP大面积的均匀直接键合,获得了与单晶InP衬底相同的电特性和机械强度.在器件的键合实验中也获得了成功,在InGaAsP/InP多量子阱激光器结构的外延面上键合p-InP衬底后制作的激光器激射特性良好.     

GaAs/InP低温晶片键合的研究

将硫脲溶液用于GaAs/InP基材料低温晶片键合的表面处理工艺,实现了GaAs/InP基材料间简单、无毒性的低温(380 ℃)晶片键合.并通过界面形貌,解理后断裂面,键合强度及键合界面I-V特性对键合晶片进行了分析.     

InP/GaAs材料和器件的直接键合

采用三步法在GaAs衬底上实现InP材料的键合,通过X-射线光电子谱(XPS)对样品键合界面进行化学价态和深度分布分析.结果表明,键合温度小于450℃时,样品界面主要由三维氢键网络组成;大于450℃时界面处发生互扩散,Ⅴ族元素主要在界面处富集,而Ⅲ族元素具有较深的扩散.因此提出界面层以InGaAs、InGaP为主,这种界面化学态的变化对样品的Ⅰ-Ⅴ特性和键合强度都具有实质意义的影响,同时由于异质结带阶的存在,要获得良好的电学性质和强度,键合温度并不是越高越好,而是存在一个最佳温度.最后,在GaAs衬底上成功地键合了InGaAs/InP光电探测器.     

MOCVD生长GaAs/AlGaAs量子阱研究

利用常压MOCVD技术在较低生长速率下生长出多种GaAs/AlGaAs多量子阱结构材料,利用低温PL谱和TEM对材料结构进行了表征。所得势阱和势垒结构厚度均匀平整,最窄阱宽为1.8nm。本研究表明,低速率(γ≤0.5nm/s)连续生长工艺能够避免杂质在界面富集,优于间断生长工艺,且在掺si n~+-GaAs衬底上所得量子阱发光强度高于掺Cr SI-GaAs衬底上的结果。     

键合法制备硅基1.55μm InP-InGaAsP量子阱激光器

在硅基上成功地制备出了1.55μm InP-InGaAsP量子阱激光器.设计并生长了适合于键合的量子阱激光器结构材料,通过直接键合技术,将Si衬底与InP-InGaAsP外延片键合到一起.剥离去掉InP衬底后,在5～6μm的薄膜上制备出20μm条形边发射激光器.室温下,阈值电流160mA(电流密度为2.7kA/cm2),功率可达10mW以上(在约350mA电流下),实现了1.55μm长波长边发射激光器与Si的集成.目前,该结果国际上还未见报道.