Carbon agent chemical vapor transport growth of Ga2O3 crystal

Beta-type gallium oxide (β-Ga₂O₃) is a new attractive material for optoelectronic devices. Different methods had been tried to grow high quality β-Ga₂O₃ crystals. In this work, crystal growth of Ga₂O₃ has been carried out by chemical vapor transport (CVT) method in a closed quartz tube using C as transport agent and sapphire wafer as seed. The CVT mass flux has been analyzed by theoretical calculations based on equilibrium thermodynamics and 1D diffusional mass transport. The crystal growth experimental results are in agreement with the theoretical predictions. Influence factors of Ga₂O₃ crystal growth, such as temperature distribution, amount of C as transport agent used, have also been discussed. Structural (XRD) and optical (Raman spectroscopy, photoluminescence spectrum) properties of the CVT-Ga₂O₃ crystal are presented.     

提高(100)晶向磷化铟单晶的成晶率和质量的研究

通过对高压液封直拉法单晶生长过程的热传输和影响熔体温度起伏的几个关键因素的分析,研究适合生长(100)晶向磷化铟单晶的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率,重复地生长出了整锭掺硫和掺铁的、直径为50mm和76mm的(100)磷化铟单晶.测试结果表明我们生长(100)磷化铟单晶的热场在生长过程中使晶锭保持较为平坦的固液界面,可稳定地获得具有低的缺陷密度和良好的电学均匀性的高质量磷化铟单晶材料.     

面向长距离通讯1550 nm垂直腔面发射激光器的研究

采用InP基衬底设计并制备了1550 nm垂直腔面发射激光器。采用混合镜面布拉格发射镜,其中顶部采用4.5对硅和二氧化硅的介电布拉格反射镜,同时采用隧道结的方式降低p层载流子吸收。制备出阈值电流在20 mA,室温直流下输出光功率为7 μW,激射波长为1554 nm,激射谱半高宽为3 nm的垂直腔面发射激光器。     

无位错Te-GaSb(100)单晶抛光衬底的晶格完整性

采用液封直拉(LEC)法批量生长的直径2英寸(1英寸=2.54 cm)n型Te-GaSb(100)单晶的位错腐蚀坑密度(EPD)通常低于300 cm^-2,达到无位错水平。本文利用X射线摇摆曲线以及倒易空间图(RSM)对这种GaSb单晶抛光衬底的晶格完整性和亚表面损伤情况进行了分析表征,结果表明经过工艺条件优化的化学机械抛光处理,GaSb单晶衬底表面达到原子级光滑,不存在亚表面损伤层。利用分子束外延在这种衬底上可稳定生长出高质量的Ⅱ类超晶格外延材料并呈现出优异的红外探测性能。在此基础上,对CaSb衬底材料的物性、生长制备和衬底加工条件之间的内在关系进行了综合分析。     

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.     

GaSb和InAs单晶衬底的晶格完整性

通过X线衍射分析和位错腐蚀,发现在GaSb(100)晶片的中心区域容易形成呈枝蔓状分布的高密度位错聚集区,这些位错引起严重的晶格畸变.通过分析晶体生长条件,证明生长过程中产生的大的温度过冷造成了晶体中心区域的枝蔓生长,产生大量位错.富As条件下生长的InAs单晶中产生大量与As过量有关的晶格缺陷,明显降低了晶体的完整性.     

掺铁浓度对半绝缘磷化铟的一些性质的影响

利用霍尔效应、电流-电压(I-V)、光致发光谱(PL)和光电流谱(PC)研究了不同掺铁浓度的半绝缘InP的性质.半绝缘InP的I-V特性明显地依赖于掺铁的浓度.掺铁的浓度也对半绝缘InP的光学性质和材料中缺陷的形成有影响.用PL和PC分别研究了掺铁半绝缘InP的禁带收缩现象和材料中的缺陷.     

掺铁浓度对半绝缘磷化铟的一些性质的影响

利用霍尔效应、电流-电压(I-V)、光致发光谱(PL)和光电流谱(PC)研究了不同掺铁浓度的半绝缘InP的性质.半绝缘InP的I-V特性明显地依赖于掺铁的浓度.掺铁的浓度也对半绝缘InP的光学性质和材料中缺陷的形成有影响.用PL和PC分别研究了掺铁半绝缘InP的禁带收缩现象和材料中的缺陷.     

非掺半绝缘磷化铟晶片的制备及其均匀性

对高温退火非掺磷化铟(InP)制备的半绝缘晶片的电学性质和均匀性进行了研究.非掺低阻N型磷化铟晶片分别在纯磷气氛和磷化铁气氛下进行930℃、80h退火均可获得半绝缘材料.但在这两种条件下制备的两种50mm半绝缘晶片却呈现出不同的电学性质和均匀性.纯磷气氛下制备的磷化铟片的电阻率和迁移率分别达到106Ω·cm和1800cm2/(V·s);而在磷化铁气氛下退火获得的半绝缘片的电阻率和迁移率分别高达107Ω*cm和3000cm2/(V*s)以上.对这两种半绝缘片和原生掺铁磷化铟半绝缘片的PL-Mapping结果进一步比较表明:在磷化铁气氛下退火获得的半绝缘材料的均匀性最好,而在纯磷气氛下制备的半绝缘磷化铟的均匀性较差.     

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.