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GaAs基HBT材料的外延生长及其特性研究

彭鹏  
【摘要】:本论文主要从异质结双极型晶体管(HBT)用Ⅲ—V 族化合物半导 体材料结构和分子束外延(GSMBE)生长工艺的角度,对影响材料和器 件性能的一些机理和材料结构参数进行了分析和讨论。并在理论分析和 数值模拟计算的基础上,对适用于HBT 的Ⅲ—V 族半导体微结构材料 的参数选择进行较细致的研究。并用GSMBE 生长的样品进行了工艺流片 和器件性能测量。主要内容和结果包括 1 对HBT 结构中载流子的分布进行了模拟计算,用费米统计率对 玻尔兹曼统计律进行了修正,并在热场发射──扩散模型的基础 上,对HBT 的电流特性进行了数值计算。分别讨论了发射区、 基区掺杂浓度和空间间隔层厚度对器件的直流增益的影响。还 专门对 AlGaAs/GaAs 和 InGaP/GaAs 两种材料体系的δ掺杂 HBT 结构的直流特性及各电流分量进行了具体的讨论和数值计算, 并提出了一种改进的在间隔层两侧生长双δ掺杂层的结构。 2 采用以气态砷烷(AsH_3)、磷烷(PH_3)和固态Al、Ga、In 等作 为分子束源的气态源分于束外延(GSMBE)技术,研究了GaAs、 AlGaAs、InP、InGaP 等薄膜材料及其异质结构的GSMBE 的生长 与特性,为进一步进行HBT器件制作打下了良好的材料基础。 3 在我们生长的InGaP/GaAS HBT 材料基础上,进行了工艺流片, 得到了具有良好电流特性的大尺寸器件,并对HBT 器件进行了 测量,电流增益可达320。


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