VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝同法(VGF法)生长的掺Si低阻GaAs单品材料的晶格缺陷和性质,并将VGF法和LEC法生长的非掺半绝缘GaAs单晶进行了比较.利用A-B腐蚀显微方法比较了两种材料中的微沉积缺陷,对其形成原因进行了分析.利用荧光光谱研究了掺Si-GaAs单晶中Si原子和B原子的占位情况和复合体缺陷.Hall测量结果表明,掺Si低阻VGF-GaAs单晶中存在很强的Si自补偿效应,造成掺杂效率降低.VGF-GaAs单品生长过程中高的Si掺杂浓度造成晶体中产生大量杂质沉积,而杂质B的存在加重了这种现象.对降低缺陷密度,提高掺杂效率的途径进行了分析.     

VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝固法（VGF法）生长的掺Si低阻GaAs单晶材料的晶格缺陷和性质,并将VGF法和LEC法生长的非掺半绝缘GaAs单晶进行了比较. 利用A-B腐蚀显微方法比较了两种材料中的微沉积缺陷,对其形成原因进行了分析. 利用荧光光谱研究了掺Si-GaAs单晶中Si原子和B原子的占位情况和复合体缺陷. Hall测量结果表明,掺Si低阻VGF-GaAs单晶中存在很强的Si自补偿效应,造成掺杂效率降低. VGF-GaAs单晶生长过程中高的Si掺杂浓度造成晶体中产生大量杂质沉积,而杂质B的存在加重了这种现象. 对降低缺陷密度,提高掺杂效率的途径进行了分析.     

砷化镓和直拉硅单晶中微沉淀物的EDS和EELS检测

(一)砷化镓单晶中微沉淀物的EDS检测在早期的工作中曾对Ga As:Te和Ga As:Si中微缺陷的结构性质及其与杂质浓度的关系作了TEM研究,结果表明在保持单晶砷化镓结构完整性上,Si是一种远优越于Te的掺杂剂。这不仅表现在Ga As:Si中引起缺陷出现的临界Si电子浓度要比Te高一个数量级,而且还表现在Ga As:Si中的缺陷密度低,尺寸小,分立     

外延用300mm重掺B Si衬底中热致微缺陷研究

研究了重掺B对300 mm直拉Si衬底中热致微缺陷的影响.通过800℃/4～16 h+1 100℃/16 h的低-高两步退火处理发现,与普通(CZ)Si片相比,重掺B(HBCZ)Si片体内生成了高密度的热致微缺陷--体微缺陷(BMDs);B浓度的不同对BMDs的形态也有重要影响,重掺B Si片中出现杆状层错,随着B浓度的增加,层错密度增加,尺寸减小.研究表明,重掺B对BMDs的促进作用主要归功于B原子促进了氧沉淀的异质形核并由于原子半径效应使得这些核心较容易长大,而晶体中初始氧含量不是重掺B促进氧沉淀的主要因素.     

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.     

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75mm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.     

掺铟低位错密度的半绝缘砷化镓

掺等电子杂质铟生长了低位错密度的半绝缘砷化镓晶体.晶体中位错腐蚀坑密度达到约10~2/cm~2数量.晶体中没有观察到铟的微沉淀物.     

掺Te-GaAs单晶微缺陷微沉淀的研究

本文用化学腐蚀、阳极腐蚀法、光学显微镜和透射电子显微镜研究了水平生长的掺Te-GaAs单晶的微缺陷和微沉淀物.获得了微缺陷与位错的相对分布关系,发现这些缺陷及其存在形式与样品的载流子浓度有关.这些微缺陷主要是附有沉淀颗粒的非本征层错和非本征Frank环.并且得到了腐蚀显示的小丘和s坑与透射电子显微镜观察到的缺陷群相对应的关系.     

金-锗合金的升温速率对 n 型砷化镓欧姆接触特性的影响

将 Au-Ge 接触合金到 n 型砷化镓上已被广泛地用作欧姆接触。对于接触特性来说,合金周期内的升温速率是重要的因素.本文报导了升温时间对欧姆接触性质的影响和用扫描电子显微镜(SEM)及电子探针微分析器(EPMA)对再生长层的观察结果。在掺铬的砷化镓半绝缘衬底上面,用 Ga-AsCl_3-N_2系统的气相反应法淀积 n 型砷化镓外延层,外延层厚度为0.4微米,掺杂浓度为3×10~(16)原子/厘米~3。用蒸发方法在     

氮对重掺锑直拉硅中氧沉淀的影响

通过在不同条件下退火,研究氮杂质对重掺锑硅(HSb- Si)中氧沉淀的影响.实验结果表明,在高温单步退火(10 0 0～115 0℃)和低高两步退火(6 5 0℃+10 5 0℃)后,掺氮HSb- Si中与氧沉淀相关的体微缺陷的密度都要远远高于一般的HSb- Si.这说明在HSb- Si中,氮能分别在高温和低温下促进氧沉淀的生成.因此,可以认为与轻掺直拉硅一样,在HSb- Si中,氮氧复合体同样能够生成,因而促进了氧沉淀的形核.实验结果还表明氮的掺入不影响HSb硅中氧沉淀的延迟行为.     

铜辅助化学腐蚀条件对多孔硅的影响

以铜(Cu)作为催化剂,采用两步化学腐蚀法成功制 备了微纳米多孔硅(PS)。本文方法成本低廉、操 作简易。系统研究了腐蚀液中H₂O₂浓度、Si衬底掺杂浓度、腐蚀液温度和腐 蚀时间对PS表 面形貌和腐蚀深度的影响,并得到最佳制备参数。高、低掺Si衬底所采用的最佳配比腐蚀液 中的H₂O₂浓度分 别达到0.70mol/L和0.24mol/L。在 25℃腐蚀液中,腐蚀2h得到约200nm深的纳米级孔洞 ,其表面反射率在 宽波段内降低到5%以下;而在50℃腐蚀液中,经过2～ 4h的腐蚀,可得到14～41μm深的结构稳定的微纳 米级孔洞。文中还对Cu辅助腐蚀与其他金属辅助腐蚀(MACE)作了对比,分析了Cu辅助腐蚀获 得锥状孔洞的原因和机理。     

轻掺铬半绝缘砷化镓单晶中位错密度和薄层电阻

分析了轻掺铬半绝缘砷化镓单晶中位错密度和薄层电阻。用熔融氢氧化钾腐蚀显示位错，用暗点扫描法测薄层电阻。结果表明：单晶中位错密度和薄层电阻分布类似，并且和理论分析液封直拉法生长的半绝缘砷化镓中应力分布一致，证明轻掺铬不影响单晶的位错密度。     

溶胶-凝胶法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光波导薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在热氧化的SiO2/Si(100)基片上提拉法制备掺EP:A12O3光学薄膜.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(ARM),X射线衍射分析(XRD)研究了掺Er3+:Al2O3光学薄膜的形貌、厚度以及结构等特性.结果表明,在氧化的SiO2/Si(100)基片上获得了厚度为1.2 μm,固溶Er3+的面心立方结构γ-(Al,Er)2O3和单斜结构θ-(A1,Er)2O3的薄膜.薄膜表面光滑、平整,无明显的表面缺陷.掺EP:Al2O3薄膜晶粒分布均匀,平均晶粒直径为50～200 m,表面起伏度为10～20 nm.测量了10 K下掺0.1 mo1%～1.5 mo1%Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光(PL)谱,获得了中心波长为1.533μm的发光曲线.PL强度随Er3+掺杂浓度的增加而下降,相应的半峰宽(FWHM)也从45 nm减小到36 nm.Sol-gel法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光学薄膜满足有源光波导放大器基体材料的性能要求.     

Ar气氛下快速退火对CZ-Si单晶中FPD的影响

将Si片经Secco腐蚀液腐蚀,用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对CZ-Si单晶中的流动图形缺陷(FPD)的形貌、分布及结构进行了研究,对Si片进行了湿氧化处理并采用较新的快速退火方法(RTA),在Ar气氛下对Si片进行热处理,研究了退火温度和退火时间对FPD缺陷密度的影响.结果表明,FPDs缺陷在1 100 ℃以下非常稳定;但是在1 100 ℃以上的温度,尤其在1 200℃对Si片进行RTA处理后,Si片中FPD的密度大大降低,而且随着的退火时间的延长,密度不断下降.     

硅各向异性浅槽腐蚀实验研究

通过实验分析,对比了异丙醇(IPA)和超声波对Si(100)面在KOH溶液和四甲基氢氧化氨(TMAH)溶液中的浅槽腐蚀速率及其表面形态的影响。实验结果表明,IPA能降低TMAH溶液的腐蚀速率,但IPA在KOH溶液中腐蚀速率降低不明显;IPA加入到较高浓度的KOH溶液中,会在Si表面产生较大小丘,恶化了Si腐蚀表面的质量,但在TMAH溶液中加入一定量的IPA会改善腐蚀表面的质量;超声波能加快腐蚀速率并能改善Si腐蚀表面质量,但对于加入IPA的较高浓度KOH溶液,超声波未能消除Si腐蚀表面的小丘,另外,超声波还能减弱腐蚀过程中微尺寸沟槽的尺寸效应;在腐蚀条件和配比一定情况下,TMAH溶液的腐蚀质量比KOH溶液好。     

GaAs器件制作中的新腐蚀液

研究了一种新的可用于各种砷化镓器件工艺的砷化镓腐蚀液:H_3PO_4+H_2O_2+H_2O。实验证明,它优于现今常用的三种砷化镓腐蚀液(H_2SO_4+H_2O_2+H_2O;NaOH+H_2O_2+H_2O;Br_2+CH_3OH)。对比了这几种腐蚀液的腐蚀特性及对光刻胶的溶解性。磷酸腐蚀液的腐蚀速度可用公式表示为.以GaAs MESFET为例,说明了磷酸腐蚀液特性的利用。 也研究了另一种新的腐蚀液:CH_3COOH+H_2O_2+H_2O,发现它不够稳定,且腐蚀表面不光亮,只能用于特定场合。     

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶(锗浓度约为1019cm-3)切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺,生长了直径为60、50和40mm,掺锗量为0.1%和0.5%(锗硅重量比)的锗硅单晶.利用化学腐蚀-金相显微镜法、扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况.发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同,体内存在着较高密度的氧微沉淀.在晶体尾部,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集,出现了"组分过冷"现象,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长.晶体中高密度氧的微沉淀经过1250℃热处理1h后会溶解消失.     

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶(锗浓度约为1019cm-3)切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺,生长了直径为60、50和40mm,掺锗量为0.1%和0.5%(锗硅重量比)的锗硅单晶.利用化学腐蚀-金相显微镜法、扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况.发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同,体内存在着较高密度的氧微沉淀.在晶体尾部,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集,出现了"组分过冷"现象,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长.晶体中高密度氧的微沉淀经过1250℃热处理1h后会溶解消失.     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

大直径SI-GaAs中的位错和微缺陷

利用化学腐蚀法对直径150mm LEC SI-GaAs单晶片进行腐蚀,并用金相显微镜对腐蚀后的样品进行检测.在样品中发现了不同形貌的位错和微缺陷,其中球形微缺陷和胞状位错尤为常见.本文对样品中缺陷的类型、密度和分布等情况进行了描述和讨论.