金薄膜辅助玻璃与砷化镓阳极键合

采用磁控溅射技术在砷化镓(GaAs)表面沉积一层厚度为1μm的金薄膜,将其作为中间层成功实现了Borofloat(BF33)玻璃与GaAs的连接。阳极键合实验结果表明键合电流在短时间内达到峰值,之后迅速降低并且稳定在一个很小的数值范围内,且键合电流峰值随着键合温度与键合电压的升高而增大。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对玻璃-GaAs键合界面进行微观形貌观察。结果表明键合界面良好,在400℃、700 V的条件下,玻璃-GaAs键合强度可达到1.53 J/m^(2),且键合强度随着键合温度与键合电压的升高而增大。

基于SPH-FEM转换算法的砷化镓划片损伤过程研究

为了进一步提高半导体激光器巴条制造质量,改善解理加工过程中划片损伤情况,采用SPH-FEM转换算法研究划片速度和载荷对单晶砷化镓(gallium arsenide,GaAs)划片损伤的影响。基于广义胡克定律计算出砷化镓{100}晶面<110>晶向的各向异性机械力学特征参数,采用SPHFEM转换算法仿真金刚石刀头划片实验,将划片过程中损伤的有限元转换为粒子,研究损伤粒子在刀头作用下的运动轨迹,确定出划片的损伤过程。研究表明,该方法较好地解决了传统有限元法大变形区域发生网格畸变所导致的计算误差问题,揭示了不同加工参数对砷化镓材料划片损伤的影响,并得到了实验验证,为脆性材料的划片损伤过程提供了新的途径和思路。

砷化镓一维光子晶体加速度计理论性能研究

该系统与以往的光学传感器不同,系统中将一种新的材料—砷化镓—应用于光学微机电系统(MEMS)传感器。基于GaAs的特性和波长调制分析的特点,设计了一个适用于高频率领域的光学MEMS传感器。此外,还使用了ANSYS的有限元分析(FEA)方法和严谨的耦合波分析(RCWA)方法。与其他高频传感器的比较表明,所提出的传感器在测量范围广、灵敏度高、交轴轴灵敏度几乎为零等特性方面显示出优势。所提出的光学传感器的光学灵敏度为2.99276,机械灵敏度为0.54nm/g。第一共振频率为23658.6Hz,线性测量范围为±135g,传感系统的灵敏度为161.61nm/g,工作带宽为0~23.6kHz。

砷化镓纳米结中光电响应的第一性原理计算模拟

作为常见的高迁移率直接带隙半导体,砷化镓(gallium arsenide,GaAs)的光电响应性质一直是学界研究的焦点.针对特殊结构半导体器件的光电响应方式理论上研究一般采用宏观有限元方法结合半经典理论的模拟.随着器件尺寸的小型化,微观结构的重要性更加凸显.通过非平衡态格林函数结合密度泛函理论方法(non-equilibrium Green’s function method with density functional theory,NEDF-DFT)首次在原子尺度下计算了砷化镓纳米结在化学掺杂和栅极下的光响应,定性分析了材料掺杂浓度对光响应的影响.本工作对于半导体器件光电性质的模拟分析方法的拓展和器件性能的定性理解具有比较重要的意义.

纤锌矿结构砷化镓纳米线中的深能级缺陷研究

深能级缺陷是造成纤锌矿结构砷化镓纳米线中持续光电导效应的主要原因。采用基于高斯分布的缺陷复合动力学方程分析了纤锌矿结构砷化镓纳米线的光电导衰减曲线,得到平均载流子捕获势垒为60.2 meV。通过分析光照下光电导瞬态行为,提出了基于缺陷光电离模型来提取特定缺陷能级水平特征的方法。通过拟合纤锌矿结构砷化镓纳米线的光离化谱,得到了0.69 eV的光电离能。光离化能和热捕获能之间的较大能量差异意味着缺陷与晶格有强耦合作用,这与闪锌矿结构砷化镓中EL2中心的行为相似。

三结砷化镓太阳能电池外延层表面抛光技术研究

以空间用三结砷化镓(GaAs)电池外延表面抛光为研究对象,对抛光压力、抛光转速、抛光液pH等参数进行试验研究。研究结果表明:选用抛光压力40 g/cm^(3),采用55 r/min的转速,有效氯含量为5%的抛光液,对三结砷化镓太阳能电池外延表面有良好的抛光效果,可得到良好的表面颗粒度,即表面粗糙度小于0.4 nm、颗粒粒径大于0.2μm(含0.2/μm)的数量低于50个,颗粒粒径小于0.2μm的数量低于100个的外延片表面,为键合技术用于三结砷化镓太阳能电池的批量生产提供了可能。

四寸砷化镓晶圆临时键合解键合工艺技术

红光半导体激光器在激光照明及激光显示技术中有相当重要的应用,其是以砷化镓作为衬底的。半导体激光器晶圆在完成正面工艺后需要将其背面减薄至100um左右然后蒸镀金属电极。由于砷化镓单晶是一种软而脆的材料,减薄后极易碎裂。针对此问题设计了一种低成本且简单易行的临时键合以及解键合工艺,该方案可以极大提升晶圆减薄制程的良率,应用于实际生产中可解决破片问题。

触发区域宽度对砷化镓光导开关输出特性影响

基于TCAD数值仿真软件,建立了异面结构砷化镓光导开关(GaAs PCSS)的二维数值计算模型,研究了触发区域宽度对GaAs PCSS输出特性影响。首先分析了PCSS的瞬态导通特性,结果表明,急剧增加的载流子浓度与快速演化的空间电离畴使PCSS工作在超快速导通模式。基于此,研究了触发区域宽度对PCSS输出特性影响,结果表明,宽度变大会促进载流子密度急剧倍增和雪崩电离畴的快速演化,缩短PCSS的延迟时间和导通时间。研究分析了不同触发位置对延迟时间与导通时间影响,结果表明,阴极触发的延迟时间明显低于阳极触发,而导通时间受触发位置的影响不显著。

红外激光致砷化镓损伤过程的散射光诊断

为了定量研究红外激光辐照下砷化镓的损伤过程,采用波长1080 nm的光纤激光作为光源,接收砷化镓前后表面经激光照射产生的散射光,依据接收到的散射光强度对损伤过程进行实时监测,并建立有限元模型研究了砷化镓温度场和散射信号的演变规律。结果表明,散射曲线的3个阶段分别代表了砷化镓处于非本征吸收阶段、本征吸收阶段和表面损伤阶段;当激光功率密度为1.8 kW/cm^(2)、辐照时间为193 ms时,表面开始损伤,可以观察到滑移线;对损伤中心的元素含量进行分析,氧元素含量大大增加,说明热应力和氧化反应是激光致砷化镓表面产生损伤的主要机制。此研究可为激光辐照过程中砷化镓的温升、热应力和烧蚀等深入研究提供理论和实验依据。

同面电极砷化镓光导开关的导通特性

砷化镓光导开关(GaAs PCSS)作为固态脉冲功率器件,具有可承载高电压、超快速导通、在高重复频率下稳定工作等特点。基于多雪崩电离畴理论,建立了同面电极GaAs PCSS的二维数值计算模型,分析了GaAs PCSS的瞬态导通特性和延迟击穿特性。仿真结果表明,载流子浓度的增加与雪崩电离畴的形成和演化之间存在正反馈环路,促使GaAs PCSS超快速导通;雪崩电离畴的形成和演化会影响PCSS的延迟击穿特性。偏置电压、光照强度、PCSS长度和触发位置均会影响PCSS的延迟时间和导通时间。该结论对GaAs PCSS设计及开展相关实验研究具有参考意义。

一种用于砷化镓晶圆级堆叠的工艺技术

随着电子系统对多功能、小型化要求的不断提高,将数字控制电路、移相器、低噪声放大器等砷化镓微波集成电路(MMICs)进行3D集成是解决问题的方向。为此,设计具有数百个互连点的孔链测试结构模拟上下两层电路互连,采用砷化镓穿孔技术将正面互连压点转移到背面,研究适用砷化镓薄片的晶圆级键合技术,开发出两片式砷化镓面对背的晶圆级堆叠工艺技术,堆叠成品率达到90%以上。利用这项工艺,将砷化镓数字电路堆叠到低噪声放大器芯片上,形成了Ka波段幅相多功能电路,测试在32~38 GHz频段内,接收端增益大于21.5 dB,噪声小于4 dB,移相精度小于4°;发射端增益大于23 dB,输出功率大于25 dBm(输入功率10 dBm),移相精度小于4°。

一种砷化镓工艺的双向真时延芯片设计

采用0.25μm GaAs pHEMT E/D工艺实现了X/Ku波段的双向真时延芯片的设计。通过在新型长号型延时结构中增加双向选择开关,实现了低插入损耗波动的双向数控可调真时延电路。其延时单元采用四阶和二阶电感耦合全通滤波器实现,单位面积下具有较高的延时量,并通过双向有源开关选择延时路径来控制延时大小。延时芯片的工作带宽为6~18 GHz,可实现3位延时,最小延时步进为15 ps,最大延时范围为106 ps。仿真结果表明,其具有相对较低的插入损耗8.1~15 dB,且损耗随时延的波动小于±2 dB。芯片尺寸为1.91 mm^(2),群时延均方根误差小于10 ps,回波损耗大于15 dB,直流功耗为110 mW,输入1 dB压缩点大于7 dBm。

连续激光辐照对三结砷化镓电池散射光谱的特性影响

太阳能电池作为一种高效的光电转化器,被广泛地应用于光伏发电系统中。激光作为一种高亮度光源辐照电池时,会导致其出现损伤,可利用电池的表面散射光谱特性,对其损伤程度进行判别。通过目标表面散射光谱测量系统,对激光辐照后的三结砷化镓电池散射光谱进行测量,并计算双向反射分布函数(BRDF)。其中测量系统主要由FX 2000和NIR 17型光纤光谱仪组成,针对电池表面的强镜反射特性,在实验中采用了入射角和反射角为30°的测量几何模型。原始三结砷化镓太阳能电池的结构主要包括减反射膜DAR层、顶电池GaInP层、中电池GaAs层和底电池Ge层,其散射光谱特征包括可见光谱段(500~900 nm)的吸收特性及近红外谱段(900~1 200 nm)的类周期振荡特性,在对连续激光辐照损伤后电池的光谱特性进行实验测量后,得到了损伤电池光谱BRDF的变化,并结合基于薄膜干涉理论的电池散射光谱模型,对各膜层损伤后的特征进行了分析。结果表明:DAR层的主要作用是降低光谱反射能量,对光谱曲线的特性影响较小;Ge层对光谱曲线形状基本无影响;电池散射光谱吸收和干涉等特征主要由GaInP层和GaAs层所引起,其中,GaInP层主要影响可见光谱段的吸收特性,并对近红外谱段内的干涉特性起到调制作用,而GaAs层主要影响近红外谱段的干涉特性,当其损伤到一定程度后,会导致可见光谱段内出现干涉特性。最后,在实验结果分析的基础上,通过模型研究了电池各层对散射光谱特性的影响,并讨论了基于散射光谱特性的电池损伤程度判别,研究结果可为电池激光损伤判别提供参考。

铯氧比对砷化镓光电阴极激活结果的影响

实验和理论分析结果表明,激活成功的砷化镓光电阴极的铯氧比存在一个最佳值.砷化镓光电阴极铯氧比的控制可通过调节激活过程中铯源和氧源的加热电流大小来实现.激活实验结果表明,铯氧电流比适中的样品,首次进氧时,光电流上升速度最快,激活后的阴极量子效率最高,稳定性好.当偏离这个比例,过大或过小时,光电流上升速度都会减慢,激活结果也比前者差.随着铯氧电流比的增大,铯氧交替的总次数随之减少.最佳铯氧电流比的调节应以首次进氧时光电流的上升速度最快为准,一旦确定后在整个铯氧交替过程中保持不变.

砷化镓材料与激光相互作用的实验研究

从实验的角度对本征砷化镓与激光的相互作用进行了研究。首先，采用不同功率的Ｎｄ：ＹＡＧ连续激光对该材料进行照射，观察其电导的变化。实验中发现，砷化镓材料对大于其长波限１．０６μｍ的激光有明显的吸收，并表现出光电导现象。对实验现象进行了分析，并对其相应的吸收机理进行了讨论。其次，对于受激光作用后的砷化镓材料样品，利用扫描电镜进行分析，得以观察到激光对材料的热学损伤效果。

砷化镓晶片表面损伤层分析

采用ＴＥＭ观测与Ｘ射线双晶回摆曲线检测化学腐蚀逐层剥离深度相结合的方法，分析了ＳＩＧａＡｓ晶片由切、磨、抛加工所引入的损伤层深度。比较两种方法测量结果上的差异，得出了ＴＥＭ观测到的只是晶片损伤层厚度。

柔性砷化镓太阳电池

介绍了柔性砷化镓太阳电池的基本结构;分析了柔性砷化镓太阳电池的制备工艺,即在Ga As衬底上生长一层牺牲层,再在牺牲层上生长Ⅲ-Ⅴ族太阳电池,最后使用选择性高的腐蚀液将牺牲层腐蚀掉,得到薄膜太阳电池以及可重复使用的衬底,以期达到提高太阳电池功率质量比和降低生产成本的目的;对电池有待于进一步研究的问题进行了展望。

真空法处理砷化镓废料回收镓的研究

砷化镓是当代信息技术发展的重要支撑材料之一,使用及生产过程中会产生相当多的废料,本文主要针对这些废料利用真空冶金的方法回收稀散金属镓进行了理论分析和实验研究。在1173K、真空度小于1Pa、保温三个小时条件下得到了含镓大于99.9%的金属,无污染、流程短的真空蒸馏法是处理砷化镓废料的有效方法。

空间三结砷化镓太阳电池位移损伤效应研究

对金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)生长的三结砷化镓太阳电池进行高能电子和质子辐照试验,获得太阳电池的短路电流、开路电压、最大输出功率辐射衰减数据。发现不同能量电子和质子对太阳电池的辐射衰减系数,可利用电子或质子的位移损伤剂量关联起来。利用该关系对中星10号卫星的三结砷化镓太阳电池阵在轨辐射衰退进行预测,发现太阳电池阵在轨输出功率与地面模拟预测数据基本吻合。研究结果可为空间辐射环境中应用的三结砷化镓太阳电池冗余设计提供参考数据。

用聚合硅酸铁处理砷化镓生产废水的研究

用自制的聚合硅酸铁 (PFSiC)对砷化镓生产中的含砷废水进行混凝处理。试验考察了硅铁比、熟化时间、PFSiC投加量、出水pH等对砷去除效果的影响 ,并与常用铁系混凝剂的除砷效果进行了比较。结果表明 :在硅铁比为 0 .5∶1、熟化时间为 5d、PFSiC投加量为 7～ 9mg/L、出水pH为 6～ 8时 ,砷去除率达 98.6 % ,除砷效果明显优于常规铁系混凝剂 ,出水水质达到GB8978—