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InP晶体合成、生长和特性

孙聂枫  
【摘要】: 磷化铟(InP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。本文详细研究了快速大容量合成高纯及各种熔体配比条件的InP材料;大直径InP单晶生长;与熔体配比相关的缺陷性质;InP中的VInH4相关的缺陷性质和有关InP材料的应用,主要获得以下结果: 1、深入分析InP合成的物理化学过程,国际上首次采用双管合成技术,通过对热场和其他工艺参数的优化,实现在60-90分钟内合成4-6Kg高纯InP多晶。通过对配比量的调节,实现了熔体的富铟、近化学配比,富磷等状态,为进一步开展不同熔体配比对InP性质的影响奠定了基础。相关成果发表在16th IPRM Proceedings;Materials Science In Semiconductor Processing;Journal of Rare Earths;Chinese Journal of Semiconductors, IOCG-2007 Proceedings.等会议和刊物上。 2、通过对晶体生长中孪晶形成和位错增殖的机理研究,优化热场条件,调整工艺参数,生长了具有国际先进水平的5.5英寸整锭InP单晶,并生长了长190mm的半绝缘InP单晶。相关成果在16th IPRM Proceedings; 8th ICSICT;Journal of Rare Earths;半导体学报等会议和刊物上发表。 3、利用常温Hall,变温Hall,光致发光谱(PL),付立叶变换红外吸收谱(FT-IR)及正电子寿命谱等对富铟、近化学配比、富磷中的缺陷进行了深入分析。测试结果表明:富磷条件下生长的InP材料含有相对较高浓度的浅施主和浅受主杂质或缺陷,富磷条件下生长的InP材料中有与铟空位VIn结合而成的复合能级的存在,InP材料中铟空位与氢的复合体VInH4在非掺InP材料中为浅施主,其在富磷熔体条件下具有较高的浓度、富铟熔体条件下浓度最低。在10-300K的温度范围,用正电子寿命谱分析了用不同配比条件的InP材料,测量表明,样品中含有不同浓度的铟空位和氢的复合体,VInH4。在富磷样品中可以观测到比较高浓度的VInH4,如果温度足够地可以观测到电阻率的升高。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。相关成果在13th SIMC; Journal of Rare Earths;18th IPRM;Journal of Physics and Chemistry of Solids;Materials Science And Engineering B;中国电子科学研究院学报;半导体学报等会议和刊物上发表。


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