1 有研国晶辉新材料有限公司,廊坊 065001
2 西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院,西安 710000
GaAs单晶是当前光电子器件的主要衬底材料之一,在红外LED中有着重要应用。但杂质浓度高、迁移率低等缺点会严重影响红外LED器件性能。为生产出低杂质浓度、高迁移率、载流子分布均匀、高利用率的红外LED用掺硅垂直梯度凝固(VGF)法GaAs单晶,本文研究了热场分布、合成舟和炉膛材质、工艺参数对单晶的成晶质量、杂质浓度、迁移率、载流子分布的影响。利用CGSim软件对单晶生长热场系统进行数值模拟研究,温区一至温区六长度比例为8∶12∶9∶5∶5∶7时,恒温区达到最长,位错密度达到1 000 cm-2以下,成晶率达到85%。采用打毛石英合成舟进行GaAs合成,用莫来石炉膛替代石英炉膛,可以获得迁移率整体高于3 000 cm2/(V·s)的GaAs单晶,满足红外LED使用要求。对单晶生长工艺参数展开研究,采用提高头部生长速度、降低尾部生长速度的方式提高单晶轴向载流子浓度均匀性,头尾部载流子浓度差降低33%,尾部迁移率从2 900 cm2/(V·s)提高到3 560 cm2/(V·s)。单晶有效利用长度提高33%,单晶利用率达到75%,大幅降低了原料损耗成本。
砷化镓 垂直梯度凝固 位错密度 载流子 迁移率 热场 炉膛 gallium arsenide vertical gradient freeze dislocation density carrier migration rate hot field furnace
中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220
为了获得高电阻率及迁移率的半绝缘GaAs单晶材料, 采用经高压及水平合成不同工艺制得的GaAs多晶料, 进行垂直梯度凝固(VGF)法半绝缘GaAs单晶生 长, 测试和分析相应单晶片的EL2浓度、C浓度及电阻率、迁移率等性能参数, 对比和分析了GaAs化学计量比的不同对单晶EL2浓度及电学参数的影响, 经多炉 次实验, 确定出GaAs单晶电阻率>1×108 Ω?cm及迁移率>5×103 cm2/(V?s)时C浓度及EL2浓度的合理范围, 并据此结论, 指导MBE外延用半绝缘GaAs单晶生 长, 保证了半绝缘GaAs单晶在满足高电阻率和迁移率的同时, 具有较高的重复性和一致性。
砷化镓 垂直梯度凝固法 半绝缘 晶体生长 gallium arsenide vertical gradient freeze semi-insulating crystal growth EL2 EL2