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GaAs/Si和含B光电子材料异质外延生长的理论和实验研究

专 业: 电磁场与微波技术
关键词: GaAs 光电子材料 异质外延生长 理论
分类号: TN3  TN2
形 态: 共 66 页 约 43,230 个字 约 2.068 M内容
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内容摘要


本论文的研究工作是围绕国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究(项目编号:

2003CB314900)中课题l“单片集成光电子器件的异质兼容理论与重要结构工艺创新’’(项目编号:

2003CB314901)展开的。

今天,随着信息技术的发展,光通信技术作为信息社会的“神经”,其基础地位日益凸现。

波分复用与全光网络在光通信技术中脱颖而出,它们希望能够同时利用光的高速特性与电的成熟特性,已成为人们研究的焦点。

因此,如何将具备不同光电特性的异质半导体材料,尤其是以GaAs、InP为代表的III

V族化合物半导体材料与Si材料利用大失配异质外延的方法集成在一起,从而为实现光电子器件单片集成提供衬底的问题,已经成为人们研究的重中之重。

本论文围绕着半导体光电子材料大失配异质外延中衬底和外延层应变应力分布问题开展了研究,并在实验上进行了有益的探索。

取得的主要成果如下:1.建立了大失配异质结构晶格失配和热失配的应变应力分布模型,推导出了晶格失配和热失配共同导致的应变应力分布公式,并将其应用于GaAs

Si大失配异质外延生长。

结果表明:

异质结构中GaAs外延层应力随着晶格弛豫度R增大而减小,随着反应温度增大而增大。

2.本文利用低压金属有机化学气相沉积(LP.MOCVD)技术,采用基于低温缓冲层的两步生长方法,研究对比了晶向为(100)面和(100)面向【0ll】方向偏40Si衬底上的GaAs外延层。

结果表明:

有偏角的衬底有较大的晶格弛豫度,有效的抑制了异质外延中的反相无序问题,并减少了II类位错的产生,这对提高GaAs外延层的晶体质量有着深远的意义。

3.利用低压金属有机化学气相沉积(LP.MOCVD)技术,采用缓冲层方法,对BGaAs

GaAs进行了实验研究。

结果表明:

B的并入量并不能随意增加,而是受到温度和B的摩尔流量两个因素的影响。

4。

利用低压金属有机化学气相沉积(LP.MOCVD)技术,采用缓冲层方法,对BInGaAs

GaAs进行了实验研究。

结果表明:

B的并入,会使晶格变小,而In的并入,会使晶格变大,调节B和In在BInGaAs中的组分便可抵消二者对材料晶格的影响。

并且在低温下测出了B的并入量为4.7%时BInGaAs的PL谱,中心波长是1.241.t m..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究的背景及意义
1.2论文的结构安排
参考文献
第二章 MOCVD生长技术及晶体质量测试方法
2.1外延技术及MOCVD
2.1.1半导体异质材料的生长方法
2.1.2金属有机化学气相沉积的生长动力学原理
2.2晶体生长质量的测试方法
2.2.1 X射线衍射技术XRD
2.2.2光致发光技术PL
2.2.3扫描电子显微镜技术SEM
2.2.4透射电子显微镜术TEM
2.3本章小结
参考文献
第三章 GaAs/Si大失配异质结构的应变和应力分布模型
3.1晶格失配应变和应力分析模型
3.2热失配应变和应力分析模型
3.3晶格失配和热失配共同导致的应变和应力分布模型
3.4 GaAs/Si大失配异质结构的仿真与分析
3.5本章小结
参考文献
第四章 GaAs/Si大失配异质外延的实验研究
4.1大失配异质外延需解决的问题
4.2基于低温缓冲层的GaAs/Si异质外延生长
4.2.1实验方案
4.2.2实验测试数据分析
4.2.3结论
4.3本章小结
参考文献
第五章 BGaAs/GaAs和BInGaAs/GaAs异质外延的实验研究
5.1引言
5.2基于缓冲层的BGaAs/GaAs异质外延生长
5.2.1实验方案
5.2.2实验数据整理与分析
5.2.3结论
5.3基于缓冲层的BInGaAs/GaAs异质外延生长
5.3.1实验方案
5.3.2实验数据整理与分析
5.3.3结论
5.4本章小结
参考文献
附录

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中图分类: > TN3 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术
其他分类: > TN2 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术

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