GaAs(111)B上MBE同法质外延生长中的表面再构和RHEED分析

采用分子束外延(MBE)技术,在正晶向GaAs(111)B衬底上进行同质外延生长时,利用反射式高能电子衍射(RHEED)绘制出静态和动态生长条件下的表面相图,研究了生长参数对表面再构的影响,并通过衍射图案强度分析确定了适合镜像外延生长的(√19×√19)再构区域。在生长过程中,通过RHEED强度振荡和表面形貌的分析优化了生长参数,成功地生长出无金字塔结构的镜像外延薄膜。     

利用全固态分子束外延方法在Ge(100)衬底上异质外延GaAs薄膜及相关特性表征

利用全固态分子束外延(MBE)方法在Ge(100)衬底上异质外延GaAs薄膜,并通过高能电子衍射(RHEED)、高分辨X射线衍射(XRD),原子力显微镜等手段研究了不同生长参数对外延层的影响.RHEED显示在较高的生长温度或较低的生长速率下,低温GaAs成核层呈现层状生长模式.同时降低生长温度和生长速率会使GaAs薄膜的XRD摇摆曲线半高宽(FWHM)减小,并降低外延层表面的粗糙度,这主要是由于衬底和外延薄膜之间的晶格失配度减小的结果.     

碲锌镉衬底上中长双色红外碲镉汞分子束外延生长研究

报道了使用分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)技术,在(211)B碲镉汞(CdZnTe,CZT)衬底上生长中长波双色碲镉汞(HgCdTe,MCT)薄膜材料,生长温度为180℃,研究了双色碲镉汞薄膜材料衬底脱氧技术、分子束外延薄膜生长温度与缓冲层生长等关键技术,实现了中长波双色碲镉汞薄膜生长,外延薄膜采用相差显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、二次离子质谱仪(SIMS)及X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表面缺陷、厚度、组分及其均匀性、薄膜纵向组分以及晶体质量进行了表征,表面缺陷数量低于600 cm~(-2),组分(300 K测试)和厚度均匀性分别为(35)x≤0.001、(35)d≤0.9μm,X-Ray双晶衍射摇摆曲线FWHM=65 arcsec,得到了质量较高的中长波双色碲镉汞薄膜材料。     

束源杂质引发的MBE HgCdTe表面缺陷

研究了利用GaAs作为衬底的HgCdTe MBE薄膜的表面缺陷,发现其中一类缺陷与Hg源中杂质有关.采用SEM对这类缺陷进行正面和横截面的观察,并采用EDX对其正面和横截面进行成分分析.并设计了两个实验:其一,在CdTe/GaAs衬底上,低温下用Hg源照射20min,再在其上继续高温生长CdTe;其二,在CdTe/GaAs衬底上,一直用Hg源照射下高温生长CdTe.两个实验后CdTe表面都出现与HgCdTe表面相比在形状和分布上类似的表面缺陷,采用光学显微镜和SEM对CdTe表面缺陷进行了观察,通过CdTe表面缺陷和HgCdTe表面缺陷的比较,我们证实了这类表面缺陷的成核起源于Hg源中杂质.     

分子束外延HgCdTe表面缺陷研究

采用GaAs作为衬底研究了HgCdTe MBE薄膜的表面缺陷,借助SEM分析了不同缺陷的成核机制,确定了获得良好表面所需的最佳生长条件。发现HgCdTe外延生长条件、衬底表面处理等因素与外延层表面各种缺陷有关,获得的外延层表面缺陷（尺寸大于2μm）平均密度为300cm^-2,筛选合格率为65％。     

束源杂质引发的MBE HgCdTe表面缺陷

研究了利用GaAs作为衬底的HgCdTe MBE薄膜的表面缺陷，发现其中一类缺陷与Hg源中杂质有关。采用SEM对这类缺陷进行正面和横截面的观察，并采用EDX对其正面和横截面进行成分分析。并设计了两个实验：其一，在CdTe／GaAs衬底上，低温下用Hg源照射20min，再在其上继续高温生长CdTe；其二，在CdTe／GaAs衬底上，一直用Hg源照射下高温生长CdTe。两个实验后CdTe表面都出现与HgCdTe表面相比在形状和分布上类似的表面缺陷，采用光学显微镜和SEM对CdTe表面缺陷进行了观察，通过CdTe表面缺陷和HgCdTe表面缺陷的比较，我们证实了这类表面缺陷的成核起源于Hg源中杂质。     

束源杂质引发的MBE HgCdTe表面缺陷

研究了利用GaAs作为衬底的HgCdTe MBE薄膜的表面缺陷，发现其中一类缺陷与Hg源中杂质有关。采用SEM对这类缺陷进行正面和横截面的观察，并采用EDX对其正面和横截面进行成分分析。并设计了两个实验：其一，在CdTe／GaAs衬底上，低温下用Hg源照射20min，再在其上继续高温生长CdTe；其二，在CdTe／GaAs衬底上，一直用Hg源照射下高温生长CdTe。两个实验后CdTe表面都出现与HgCdTe表面相比在形状和分布上类似的表面缺陷，采用光学显微镜和SEM对CdTe表面缺陷进行了观察，通过CdTe表面缺陷和HgCdTe表面缺陷的比较，我们证实了这类表面缺陷的成核起源于Hg源中杂质。     

Si基Er2O3薄膜初始生长的原位RHEED和AES研究

采用分子束外延(MBE)法在Si(001)衬底上生长Er2O3高k薄膜材料。X射线衍射结果表明,用这一方法得到的硅基Er2O3薄膜是(440)取向的单晶,电学测试预示在Si和Er2O3薄膜的界面有一层很薄的界面层。为了研究Si/Er2O3异质结的界面,通过原位反射式高能电子衍射(RHEED)和俄歇能谱(AES)的方法对Er2O3薄膜在Si衬底上的初始生长情况进行研究。发现在清洁的Si衬底和有SiO2的Si衬底上生长Er2O3薄膜,原位RHEED图谱和AES都有不同的结果,预示着这两种不同的衬底上生长Er2O3薄膜的初始阶段有不同的化学反应。这一现象可能阐释了界面的演变和控制机理。     

GaAs同质外延生长过程的RHEED分析

采用激光分子束外延方法(L-MBE),在GaAs(001)衬底上同质外延GaAs薄膜。利用反射式高能电子衍射(RHEED)研究了材料沉积过程中的各级条纹及其强度的变化,进而得出GaAs薄膜外延生长的适宜激光能量和沉积温度分别为500 mJ和570℃。RHEED强度随时间的变化曲线表明,GaAs为良好的层状外延生长模式,并随着沉积时间延长,层状生长模式逐渐向岛状模式转变。实验研究还表明层状生长的GaAs薄膜经表面弛豫后,可以得到更好的平整表面,并出现GaAs(001)-(2×4)的表面重构。原位X射线光电子能谱仪(XPS)研究表明沿(001)面外延的GaAs薄膜表面Ga∶As化学计量比约为52∶48,出现Ga的聚集。     

Ge衬底上的Ⅱ-Ⅵ族化合物MBE生长研究

本文报道了单晶ZnSe、ZnTe和CdTe薄膜在Ge(100)衬底上的MBE生长,用RHEED观察了其生长规律,并对样品作了X光衍射及SIMS等测试分析。观察到衬底与外延层之间存在晶向偏角。对这一现象进行了理论解释。     

Si基短波碲镉汞材料分子束外延生长研究

报道了在中波工艺基础上,Si 基碲镉汞分子束外延短波工艺的最新研究进展,通过温度标定、使用反射式高能电子衍射、高温计的在线测量和现有的中波 Si 基碲镉汞温度控制曲线建立及优化了 Si 基碲镉汞短波材料的生长温度控制曲线;获得的 Si 基短波 HgCdTe 材料表面光亮、均匀,表面缺陷密度小于3000 cm －2;基于此技术成功制备出了 Si 基短／中波双色材料。     

外延GaN基薄膜表面晶体结构RHEED图像研究

论述了反射高能电子衍射(RHEED)作为外延薄膜进行原位监测的一个重要手段以及RHEED图像与外延薄膜的表面形貌的关系,提出了以RHEED图像分析外延GaN基薄膜晶格结构的演变情况,并从衬底α-Al2O3的等离子体清洗、氮化进行了具体的分析和演算.结论指出,RHEED不仅是进行外延薄膜原位监测,而且还可以作为分析外延薄膜晶体结构演变的一个有力手段.     

[(BaTiO3)m/(SrTiO3)m]n超晶格生长的RHEED实时研究

利用反射高能电子衍射(RHEED)，研究了在SrTiO3(100)基片上采用激光分子束外延法生长的[(BaTiO3)m／(SrTiO3)m]n超晶格薄膜的生长特性。观察到清晰明亮的反射高能电子衍射花样及富有周期性的RHEED振荡曲线，制备的超晶格呈现良好的结晶层状外延生长，薄膜表面及界面的平整度很好。     

Some aspects of the RHEED behavior of low-temperature GaAs growth

The reflection high-energy electron diffraction (RHEED) behavior manifested during MBE growth on a GaAs(001) surface under low-temperature (LT) growth conditions is examined in this study. RHEED and its intensity oscillations during LT GaAs growth exhibit some particular behavior. The intensity, phase, and decay of the oscillations depend on the beam equivalent pressure (BEP) ratio and substrate temperature, etc. Here, the intensity dependence of RHEED behavior on the BEP ratio, substrate temperature, and excess of As content in the layer are examined. The change in the decay constant of the RHEED oscillations is also discussed.     

Using neural networks to construct models of the molecular beamepitaxy process

This paper presents the systematic characterization of the molecular beam epitaxy (MBE) process to quantitatively model the effects of process conditions on film qualities. A five-layer, undoped AlGaAs and InGaAs single quantum well structure grown on a GaAs substrate is designed and fabricated. Six input factors (time and temperature for oxide removal, substrate temperatures for AlGaAs and InGaAs layer growth, beam equivalent pressure of the As source and quantum well interrupt time) are examined by means of a fractional factorial experiment. Defect density, X-ray diffraction, and photoluminescence are characterized by a static response model developed by training back-propagation neural networks. In addition, two novel approaches for characterized reflection high-energy electron diffraction (RHEED) signals used in the real-time monitoring of MBE are developed. In the first technique, principal component analysis is used to reduce the dimensionality of the RHEED data set, and the reduced RHEED data set is used to train neural nets to model the process responses. A second technique uses neural nets to model RHEED intensity signals as time series, and matches specific RHEED patterns to ambient process conditions. In each case, the neural process models exhibit good agreement with experimental results     

Uniformity of Electrical Parameters on MCT Epitaxy Film

For Hall measurement under different magnetic fields at LN2 temperature, Hg1-xCdxTe (MCT) film (radius 1 cm) grown on CdTe substrate by LPE is photoengraved into many small Van Der Pauw squares, then their Hall coefficients and mobilities are measured and analyzed, respectively. Two films were Hall-tested during the temperature range from LHe 4. 2K to about 200K. An actual impression on the uniformity of electrical parameters for MCT film can obtained by means of the methods presented in this paper.     

RHEED振荡精确测量AlGaAs生长速率研究

采用分子束外延技术,在GaAs衬底上生长GaAs,AlAs和AlGaAs时,实现RHEED图像和RHEED强度振荡的实时监测已被证明是一种有效工具。通过RHEED可讨论GaAs表面结构和生长机制,并可以估算衬底温度,更重要的是能计算出材料的生长速率。RHEED强度振荡周期决定生长速率,每一个周期对应一个单层。实验测量GaAs的生长周期为0.82s,每秒沉积1.22单分子层,AlAs的生长周期为2.35s,每秒沉积0.43单分子层。     

Surface reconstructions and reflection high-energy electron diffraction intensity oscillations during homoepitaxial growth on nonmisoriented GaAs(111)B by MBE

The growth by molecular beam epitaxy of high quality GaAs epilayers on nonmisoriented GaAs(111)B substrates is reported. Growth control of the GaAs epilayers is achieved via in situ, real time measurement of the specular beam intensity of reflection high-energy electron diffraction (RHEED). Static surface phase maps of GaAs(111)B have been generated for a variety of incident As flux and substrate temperature conditions. The dependence of GaAs(111)B to be the optimum starting surface for the latter growth of mirror-smooth epilayers. Regimes of growth conditions are optimized in terms of the static surface phase diagram and the temporal RHEED intensity oscillations.     

基于双热电偶校准ECR-PEMOCVD薄膜生长温度分析研究

通过简单叙述Ⅲ族GaN基氮化物薄膜,以及了解半导体薄膜生长系统的温度变化情况重要性,提出了基于双热电偶校准薄膜生长装置ECR-PEMOCVD温度的方法.试验表明,置放样品的托盘温度(薄膜的生长的真实温度)与生长环境温度(设定温度)是不一样的,两者的差异甚至很大.最后讨论了在经过校温的系统上进行蓝宝石衬底的氢氮等离子体清洗实验,并通过RHEED图像评价清洗结果质量.