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高In组分InGaAs薄膜的分子束外延生长及其表面分析

罗子江 , 周勋 , 郭祥 , 王继红 , 魏文喆 , 王一 , 丁召

材料导报

采用分子束外延(MBE)方法,通过反射高能电子衍射(RH EED)强度振荡测算生长速率,利用RHEED衍射实时监控生长过程,在InAs(001)和InP(001)单晶衬底上生长高In组分的InGaAs薄膜,并通过扫描隧道显微镜(STM)对其表面形貌和表面重构进行了细致分析,STM图片证实采用该方法获得的高In组分InGaAs薄膜处于高质量的平整状态.研究发现InGaAs与衬底之间的拉伸应力是促使薄膜表面呈现了大量的锯齿状边缘的主要原因;高分辨的STM分析还发现,高In组分的InGaAs薄膜是多种重构混合的表面,InGaAs/InAs是以β(2×4)重构为主,而InGaAs/InP是以(4×3)重构为主,它们在RHEED衍射图像上都是模糊的(2×3)或(4×3)/(2×3)表面重构.

关键词: InAs , InP , InGaAs , MBE/STM , 表面形貌

氧化铝薄膜对硫钝化InP材料光学稳定性的影响

田珊珊 , 魏志鹏 , 赵海峰 , 高娴 , 方铉 , 唐吉龙 , 楚学影 , 方芳 , 李金华

材料导报

利用原子层沉积法(ALD)在硫钝化后的n型InP表面沉积Al2 O3薄膜进行二次钝化处理.通过光致发光(PL)测试和原子力显微镜(AFM)测试对样品的光学性质及表面形貌进行表征.硫钝化能够有效降低样品的表面态密度及无辐射复合几率,因此样品PL发光强度得到了极大提高.而样品表面的Al2 O3可防止钝化层被氧化,尽管相对于沉积Al2 O3薄膜前样品的光致发光强度有所降低,但样品的稳定性得到了改善,因此可进一步提高样品的发光性能.

关键词: InP , 光致发光 , 硫钝化 , 表面态密度 , Al2O3薄膜

电感耦合等离子体刻蚀InP端面的掩膜特性研究

王健 , 熊兵 , 孙长征 , 郝智彪 , 罗毅

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.04.014

深入研究了掩膜制作工艺对电感耦合等离子体刻蚀的InP端面的影响.首先比较了光刻胶、SiO2和Si3N4三种材料的掩膜特性,发现掩膜图形的致密性、侧壁粗糙度和垂直度等对刻蚀效果具有至关重要的影响.然后通过优化SF6等离子体刻蚀Si3N4的条件,得到了边缘平整且侧壁垂直的掩膜图形.利用这一掩膜制作技术,获得了深度达7μm的光滑垂直的InP刻蚀端面,选择比达15:1.

关键词: 干法刻蚀 , 掩膜 , ICP , InP , 刻蚀端面

感应耦合等离子刻蚀InP工艺

陈磊 , 张靖 , 张瑞康 , 江山

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.03.016

采用Cl2/CH4/N2感应耦合等离子体对InP进行了刻蚀.系统地讨论了RF功率、ICP功率、反应腔压力、气体流量等工艺参数对InP材料端面刻蚀的影响.通过优化工艺参数,获得了光滑垂直的InP刻蚀端面,刻蚀速率达到841 nm/min,与SiO2的选择比达到15:1.

关键词: 干法刻蚀 , 感应耦合等离子体 , InP , 刻蚀端面

第一性原理研究InP的能带结构与光学性能

赵宏健 , 薛晶文 , 周珏辉 , 赵宏伟

材料导报

采用基于局域密度近似的第一性原理方法计算了InP的能带结构和电子态密度,并对InP晶体的电荷分布进行了Mulliken布局分析.计算表明InP是直接带隙半导体材料,其价带主要由In的5s以及P的3s、3p态电子构成,导带主要由P的3p以及In的5s、5p态电子构成;P原子与In原子的电子重叠布局数达2.30,表明In-P键的共价性较强而离子性较弱.利用Kramers-Kronig色散关系对InP的介电函数、能量损失谱、折射率以及吸收系数等进行了计算,计算结果与实验值基本一致.此外,根据计算的能带结构与态密度分析了InP电子结构与光学性质的内在联系,解释了InP材料光学性能的微观机制.

关键词: InP , 第一性原理 , 能带结构 , 光学性能

Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀InP工艺研究

朱海波 , 李晓良

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2005.03.025

采用Cl2/Ar感应耦合等离子体对InP进行了刻蚀.讨论了直流自偏压、ICP功率、气体总流量和气体组分等因素对刻蚀速率和粗糙度的影响.结果表明Cl2/Ar气体组分是决定刻蚀效果的重要因素.当Cl2含量为30%左右时,刻蚀中的物理溅射与化学反应过程趋于平衡,刻蚀速率处于峰值区,同时刻蚀粗糙度也可达到最小值.SEM照片显示刻蚀表面光洁,侧壁陡直.

关键词: 干法刻蚀 , 感应耦合等离子体 , InP , 刻蚀速率 , 粗糙度

InP/InGaAsHBT湿法化学选择腐蚀技术

李献杰 , 曾庆明 , 徐晓春 , 敖金平 , 刘伟吉 , 梁春广

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2000.03.012

用H3PO4:H2O2系和HCl系腐蚀液实现了InP对InGaAs、InGaAs对InP的湿法化学选择腐蚀,并将其应用于InP/InGaAsHBT制作,发射极面积为10μm×20μm的单管共发射极直流增益β为70,截止频率Ft和最大振荡频率Fmax分别为11GHz和12GHz.

关键词: InP , InGaAs , 选择腐蚀 , HBT

InGaAs/InP HBT材料的GSMBE生长及其特性研究

徐安怀 , 邹璐 , 陈晓杰 , 齐鸣

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2004.03.018

本文报道了采用气态源分子束外延(GSMBE)技术生长InGaAs/InP异质结双极晶体管(HBT)材料及其特性的研究.通过对GSMBE生长工艺的优化,在半绝缘(100) InP衬底上成功制备了高质量的InGaAs/InP HBT材料,InGaAs外延层与InP衬底的晶格失配度仅为4×10-4量级,典型的InP发射区掺杂浓度(4×1017 cm-3)时,电子迁移率为800 cm2·V-1·s-1,具有较好的电学特性,可以满足器件制作的要求.

关键词: 分子束外延 , 异质结双极晶体管 , InGaAs , InP

磷化铟单晶退火及热应力分布的研究

黄清芳 , 王阳 , 刘志国 , 杨瑞霞 , 孙同年 , 孙聂枫

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.03.012

磷化铟单晶生长是一种液相转变为固相的过程,晶体生长过程中的热场条件直接影响晶体的热应力、电学均匀性、位错密度、晶片的几何参数.通过实验和理论分析研究热场条件对InP晶体生长的影响,通过晶锭退火、晶片退火、位错测量、应力测量等实验研究、分析位错密度与残余热应力的关系和减除热应力的方法.在InP晶体生长阶段,熔体温度、炉内气体压强、氧化硼厚度、熔体及晶体的形状、炉体结构、加热功率等都是影响晶体生长过程中热场分布的因素.这些因素共同导致晶体内部产生径向和轴向温度梯度,从而产生热应力.晶体长时间处于温度梯度很小的高温状态,能使其应力得到释放并且内部的晶格畸变也会发生变化.通过后期适当的高温热处理可以使晶体内部残余热应力得到释放.采用金相显微镜观察InP样片观察到的位错呈现“十”字状分布,中心和边缘位错低,两者之间的“十”字部分位错高,与晶片残余应力分布基本保持一致.晶体生长过程中,热应力大于临界剪切应力导致的晶格滑移使InP的晶格结构产生畸变,导致晶体内部形成位错.

关键词: InP , 单晶 , 热场 , 热应力 , 位错

VInH4在InP材料中的影响

孙聂枫 , 杨光耀 , 吴霞宛 , 曹立新 , 赵权 , 郭维廉 , 赵有文 , 孙同年

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2000.04.004

在未掺杂和掺Fe的LEC-In中用FT-IR测试到VInH4的存在.已经证实该缺陷在LEC-InP中普遍存在.经研究表明在掺Fe的InP中的VInH4浓度比在未掺杂中的高.而在同一晶锭中其浓度分布是头部高,尾部低.讨论了其对未掺杂InP的电子特性和掺Fe的InP的补偿的影响,及其对InP热稳定性的影响.

关键词: InP , VInH4 , 补偿

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