4 inch低位错密度InP单晶的VGF生长及性质研究

采用高压垂直温度梯度凝固法(VGF)生长了非掺、掺硫和掺铁的4 inch直径(100)InP单晶,获得的单晶的平均位错密度均小于5000 cm-2.对4 inch InP晶片上进行多点X-射线双晶衍射测试, 其(004)X-射线双晶衍射峰的半峰宽约为30弧秒且分布均匀.与液封直拉法(LEC)相比, VGF-InP单晶生长过程的温度梯度很低,导致其孪晶出现的几率显著增加.然而大量晶体生长结果表明VGF-InP晶锭上出现孪晶后,通常晶体的生长方向仍为(100)方向,这确保从生长的4 inchVGF-InP(100)晶锭上仍能获得相当数量的2~4 inch(100)晶片.由于铁在InP中的分凝系数很小,掺Fe-InP单晶VGF生长过程中容易出现组份过冷,导致多晶生长.通过控制生长温度梯度及掺铁量,可获得较高的掺铁InP单晶成晶率.对VGF-InP单晶的电学性质、位错密度及位错的分布特点、晶体完整性等进行了研究.     

半绝缘磷化铟中与非化学配比有关的深能级缺陷

在不同的化学配比条件下制备了半绝缘磷化铟材料,其中包括配比和富铟熔体中的铁掺杂以及磷气氛和磷化铁气氛下高温退火非掺杂晶片.在这些半绝缘磷化铟材料中检测到了与非化学配比有关的深能级缺陷.通过对大量的原生掺铁和非掺退火半绝缘磷化铟材料中的缺陷的研究,发现原生深能级缺陷与材料的电学参数质量密切相关.迁移率低、热稳定性差的掺铁半绝缘磷化铟材料中有大量的能级位于0.1～0.4eV之间的缺陷.高温退火非掺磷化铟抑制了这些缺陷的产生,获得了迁移率高、均匀性好的高质量半绝缘材料.根据这些结果,我们提出了一种通过控制化学配比制备高质量半绝缘磷化铟材料的方法.     

InAs单晶衬底的表面形貌和化学成分分析

利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)分别研究了InAs单晶抛光片的表面形貌和化学构成.结果表明:机械化学抛光工艺条件和清洗腐蚀过程对InAs单晶抛光片表面的化学组分构成和表面粗糙度有很大的影响.通常情况下,InAs单晶抛光片的表面氧化层中含有In2O3、As2O5、As2O3及元素As,而随着As的挥发,使抛光片表面化学计量比明显富铟.通过适当的化学处理控制其表面的化学组分,减小了表面粗糙度,从而获得材料外延生长所要求的开盒即用InAs单晶衬底.     

低位错密度4 inch GaSb(100)单晶生长及高质量衬底制备

采用液封直拉法(LEC)生长了4 inch直径(100)GaSb单晶并进行了衬底晶片的加工制备.通过优化热场,可重复生长出非掺和掺Te 整锭(100)单晶,单晶锭的重量为5~8 kg, 成晶率可达80;以上.4 inch(100)晶片大部分区域的位错腐蚀坑密度小500 cm-2,其(004)双晶衍射峰的半峰宽为29弧秒,表明晶片衬底的完整性相当好.晶体生长过程中固液界面较为平坦,因而晶片表现出良好的横向电学均匀性.经研磨和机械化学抛光,制备出具备良好平整度和表面粗糙度的开盒即用衬底晶片.通过控制本征受主缺陷浓度和掺杂浓度,制备出具有良好近红外透光率的n型GaSb单晶衬底.