用于制备具有超光滑表面异质集成4英寸硅基砷化镓薄膜的高效离子剥离技术

在Si衬底上将单晶GaAs薄膜与其进行异质集成有望为硅基光电集成提供新的材料平台.本文基于对GaAs材料剥离机理的分析阐述,优化了GaAs薄膜转移工艺的离子注入条件.结果表明,相比于He离子单独注入,由于较小的热预算和注入后相对更低的缺陷密度,He/H离子共注入对于GaAs薄膜转移更高效.以Al2O3为键合介质层,通过优化的离子剥离技术成功地将4英寸GaAs薄膜转移到Si(100)衬底上.探索了包括化学机械抛光、臭氧辐照氧化和KOH清洗的表面处理工艺,以将转移后GaAs薄膜的表面质量提高到可以高质量外延的水平.在400℃退火1 h后,转移的GaAs薄膜单晶质量进一步提高,X射线摇摆曲线的半峰全宽仅为89.03 arcsec.