VGF法生长半导体晶体的研究进展

VGF法可实现晶体生长条件可控,晶体重复性好,所生长晶体尺寸大、位错密度低、应力小,是一种很有前景的晶体生长方法。本文综述了VGF法生长半导体晶体、数值模拟和磁场应用的国内外研究进展。

6英寸半绝缘GaAs单晶VGF和VB联合生长技术

为了生长6英寸(1英寸=2.54 cm)半绝缘GaAs单晶,采用水平梯度凝固(HGF)法合成GaAs多晶。将装有籽晶、GaAs多晶、氧化硼和碳粉的热解氮化硼(PBN)坩埚装入石英管内并抽真空后密封。然后将石英管装入单晶炉内,升温熔化多晶并熔接籽晶后,采用垂直梯度凝固(VGF)法生长晶体肩部,采用垂直布里奇曼(VB)法生长晶体等径部分。在对VGF和VB晶体生长法进行理论分析的基础上,采取优化支撑结构、增加VGF晶体生长降温速率、优化VB晶体生长速度等措施提高6英寸GaAs晶体生长的成晶率至48%以上。基于半绝缘GaAs补偿理论,采取过量碳粉掺杂和El2的控制等措施,提高晶体电阻率至大于4×10^7Ω·cm,降低电阻率不均匀性至小于25%。通过优化生长界面,使GaAs单晶的位错密度降低至小于104 cm^-2。

Vertical Gradient Freeze Growth of Cd_(1-x)Zn_xTe with Cd / Zn Reservoir

Cd_(1-x)Zn_xTe crystals have been grown by the modified vertical gradient freeze (VGF) method. Growth at-mosphere control has been introduced to compensate for the Zn depletion in the melt during solidification.Theoretical calculations indicate that it is difficult to grow CdZnTe crystals with high Zn content and is diffi-cult to obtain uniform axial Zn distribution under Cd / Zn condensed mixture reservoir. Preliminary resultshave been obtained by using separated Cd / Zn reservoirs.

影响VGF法GaAs-Si单晶成品率的因素

阐述了现有VGF法GaAs-Si单晶生长过程中影响晶体成品率的各种因素。实验过程利用单晶生长炉进行生产出4英寸GaAs-Si单晶,使用磨床除去晶棒表面氧化层,再用氢氧化铵、过氧化氢和纯水按2∶1∶1浸泡,纯水冲洗干净,用纸巾擦干晶棒表面。通过对晶体外观检测颜色差异性,用Hall测试仪检测晶体电性能、电子显微镜查看EPD等,判断砷化镓单晶的成品率及存在的缺陷问题。通过讨论了坩埚形状,坩埚质量,坩埚烘烤,GaAa原料清洗效果、石英管质量、晶体生长速度、生长温度、环境湿度和环境杂质9种因素对单晶生长的影响,基本解决了VGF砷化镓单晶生长成品率中的关键问题。

VB/VGF法制备掺FeInP晶体的电阻率均匀性

针对4.5英寸(1英寸≈2.54 cm)掺Fe InP晶体普遍存在的轴向和径向电学参数分布不均匀问题,深入研究了晶体生长工艺参数对电学参数分布的影响。结合垂直布里奇曼(VB)法和垂直梯度凝固(VGF)法,利用六段温区控制及坩埚线性下降的装置,优化了坩埚的旋转和下降速度,以调节掺杂剂Fe在熔体中的分凝、固液界面形状及晶体头部与尾部的生长速度。这些措施不仅改善了晶体的固液界面形状,使其由较凹变得平缓,同时实现了晶体生长速率的合理匹配与温度梯度的精确控制,显著提升了晶体的位错密度和电学参数的均匀性。与传统VGF法相比,VB/VGF法掺Fe InP晶体的轴向电阻率差值降低了259%,径向电阻率均匀性提高了2.0%~7.1%。