论文部分内容阅读
磷化铟(InP)是一种Ⅲ-Ⅴ族半导体材料,具有很多的优越特性,是制备半导体器件的衬底材料,在光源、光纤通信、高速大型计算机等领域得到广泛应用。化学配比影响晶体的质量和特性,进而影响器件的性能。本文采用原位磷注入合成与液封直拉(LEC)法制备不同化学配比的InP晶体,采用化学腐蚀法、扫描电镜(SEM)-能量色散谱(EDS)技术、光致发光技术(PL Mapping)、X射线衍射(XRD)技术、透射偏振差分谱(TDS)技术、非接触电阻率测试和霍尔测试法,对不同化学配比InP的位错、表面形貌、组分、发光特性、结构特性、应力和电学特性进行了测试分析。化学腐蚀结果表明,不同(111)面InP的腐蚀对温度敏感度不同,导致(111)磷面和(111)铟面的腐蚀速率不同,不同的腐蚀温度使腐蚀坑形貌发生改变;籽晶位错在晶体中沿<111>方向延伸,观察和分析了晶锭不同位置的腐蚀坑和位错密度的变化,发现采用斜放肩方式和较小的温度梯度可以减小籽晶位错延伸对晶体质量的影响。富磷(P)条件下拉制的InP晶体中有时出现气孔,富铟(In)条件下拉制的InP晶体中有时出现In夹杂,EDS结果表明,气孔周围的P含量多于In,铟夹杂周围的In含量多于P,无气孔和无铟夹杂处可以认为是近化学配比的,说明晶体中的气孔和In夹杂破坏晶体的化学配比。PL Mapping结果表明,晶格应变影响掺硫InP的发光波长,在一定范围内,晶格常数随硫(S)浓度增加而线性减小,发光波长不断变短。化学配比影响掺硫InP中S杂质分布的均匀性。近化学配比掺硫InP发光波长变化最小,S均匀性最好,富铟样品均匀性次之,富磷样品均匀性最差。近化学配比掺铁InP发光强度均匀性最好,Fe均匀性最好,富磷样品均匀性次之,富铟样品最差;富磷样品中气孔周围比无气孔位置发光强度弱,气孔吸杂作用使得其周围Fe浓度增加。富铟样品两侧发光强度不同,由于不同晶向的生长速率不同,导致Fe浓度不同。XRD、TDS和位错腐蚀结果表明,近化学配比晶片结晶质量最好,富铟晶片结次之,富磷晶片最差;近化学配比晶片残留应力最小,富磷样品较大,富铟样品最大;近化学配比晶片的位错密度最低,富磷样品较高,富铟样品最高。分析了化学配比影响缺陷和均匀性的原因。非接触欧姆测试和霍尔测试结果表明,掺铁InP晶锭头部电阻率低于尾部,垂直晶锭生长方向切下的晶片中,中心区域的电阻率低于边缘区域,分析了Fe在晶体中横向和纵向分布不匀均性的原因。化学配比影响掺铁InP电阻率均匀性,近化学配比样品电阻率均匀性最好、富铟样品较好、富磷样品最差。