CZ-Si单晶中流动图形缺陷的本性探究

CZ-Si单晶中的流动图形缺陷(FPDs)是否属于空洞型缺陷,目前尚有争议.通过光学显微镜和原子力显微镜对其结构进行了细致地研究.实验发现,FPDs外形如抛物线,在硅片中呈内高外低分布,并且在其顶端附近还存在一单型或双型的八面体空洞,其尺寸、结构及类型与COPs、LSTDs缺陷都非常相似.所有这些都表明,FPDs为空洞型缺陷.本次实验结果将有助于对空洞型缺陷本性及其消除机制的进一步研究.     

Si基外延GaN中位错的光助湿法化学显示

采用1000W卤钨灯作为光源,对GaN外延膜在KOH溶液中进行化学腐蚀,以显示晶体位错.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜观察位错密度及表面形貌,得到了清晰的腐蚀图形.提出了腐蚀机理,光照激发位错处产生电子-空穴对,加速位错处的腐蚀速率.GaN表面出现了大量的六角腐蚀坑(位错露头).优化了KOH溶液的腐蚀条件.     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si（111）衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜．采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）技术和扫描电子显微镜（SEM）分析这些样品，比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响，并提出利用动力学模型解释这种温度的影响．进一步解释了GaN外延层表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”与缓冲层生长温度的关系．结果表明，温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌．     

导电流体在水平磁场中的粘度

采用回转振荡法，在向导电流体所在空间引入水平可调永磁磁场的条件下，测量研究了导电流体--液态汞（20℃）的粘度. 结果表明，液态汞的粘度随磁场强度的增大而增加，二者呈光滑的抛物线关系. 液态汞在磁场中粘度增加的现象与磁场导致的固态导电物质的磁粘滞效应现象相似，可以用磁场对带电运动粒子的作用简单直观地解释液态汞在磁场中粘度增加的机理. 这些研究成果为研究磁场直拉硅单晶生长提供了理论依据.     

热场分布对大直径CZSi单晶中氧含量的影响

为了降低大直径CZSi单晶生长过程中氧的引入,采用不同的热场,通过最优化方法,得到了适于大直径（154mm)晶体生长的热场温度分布,使熔体的纵向温度梯度下降,热对流减少,硅单晶中氧含量降低。     

半绝缘砷化镓单晶中的晶体缺陷

通过化学腐蚀、金相显微观察、透射电子显微镜、扫描电镜和X射线异常透射形貌等技术,研究了半绝缘砷化镓单晶中的位错和微缺陷.实验发现用常规液封直拉法制备出的直径大于或等于75 mm的半绝缘砷化镓单晶在晶体周边区域,一般都有由高密度位错的运动和反应而形成的蜂窝状网络结构,并且位错和微缺陷之间,有着强烈的相互作用,位错吸附微缺陷,微缺陷缀饰位错.     

原子力显微镜在GaN研究中的应用

本文采用原子力显微镜(AFM)对Si基外延GaN的形貌及出现的V缺陷进行研究。实验结果表明,GaN外延层厚度为0.5μm时粗糙度最低且没有裂纹出现;厚度为0.4μm的GaN表面出现小坑———V缺陷,密度约为108cm-2。     

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h)+1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.     

快速热处理对重掺As硅单晶中氧沉淀的影响

对重掺As硅片进行快速热处理,发现重掺As硅片中氧沉淀行为与快速热处理温度、保温时间和降温速度有很大的关系.随着快速热处理温度的升高、降温速度的增大和保温时间的延长,氧沉淀的密度增大.最后对影响的机理进行了讨论.     

快速热处理对重掺As硅单晶中氧沉淀的影响

对重掺As硅片进行快速热处理，发现重掺As硅片中氧沉淀行为与快速热处理温度、保温时间和降温速度有很大的关系. 随着快速热处理温度的升高、降温速度的增大和保温时间的延长，氧沉淀的密度增大. 最后对影响的机理进行了讨论.