水平定向凝固法合成砷化镓多晶

采用水平定向凝固法合成砷化镓多晶,定向凝固炉分为3个温区,砷单质在低温区(约630℃)升华,通过中温区后在高温区(1 250~1 255℃)与镓逐渐化合为砷化镓多晶.石英变形、砷端杂质、多晶表面氧化以及多晶尾端富镓是合成砷化镓多晶过程中易出现的宏观缺陷.通过对原料配方设计、砷蒸气压控制以及炉子降温程序设计等进行优化,成功获得了完整性好且电学性能指标优异的砷化镓多晶.多晶的迁移率在4 800~5 400cm2/(V·s),载流子浓度为1015~1016 cm-3量级,完全满足砷化镓单晶制备要求.

新型砷化镓多晶高压合成炉设计与制造

在分析原卧式砷化镓多晶合成炉缺陷的基础上,借鉴其它进口砷化镓单晶炉体部分结构优点,综合创新设计等制造出立式砷化镓多晶合成炉。经过300多炉次砷化镓多晶合成,证实新型砷化镓合成炉具有装、取料方便、电极不易沉积砷、炉体清洁快速等优点。由于提高了新合成炉密闭性及增强了石墨系统稳定性,从而保证了砷化镓多晶合成产品的一致性。

砷化镓多晶表面清洗技术的研究

根据实际生产经验,分析了GaAs多晶料表面杂质的类型、产生原因及对后续单晶生长的影响,明确了多晶表面清洗工艺的重要性,介绍了针对不同类型杂质的清洗方法和原理,并在此基础上进行了多晶表面清洗实验,结果表明:无论是酸性清洗液还是碱性清洗液,都能达到去除GaAs多晶表面杂质的目的;Ga和As各自的氧化物在酸、碱溶液中溶解的难易程度决定了利用不同清洗液清洗后,多晶表面的光亮程度;从安全性和环保性角度来看,碱性清洗液是清洗多晶料表面更好的选择。

无液封GaAs多晶合成技术

利用As、Ga、GaAs的性质,开发出一种新的GaAs多晶合成方法。开展了Φ130 mm合成系统的温度、压力优化实验。采用石墨盖代替BN坩埚盖,开发了100 mm新合成石墨系统,通过工艺实验确定加热电流、温度、压力随时间的变化,稳定了Φ100 mm无液封GaAs多晶合成工艺。通过大量的实验,逐渐确定了两套无液封GaAs多晶合成的温度压力曲线,固化了坩埚密封结构,掌握了调节GaAs多晶料中化学计量比的方法。