唐蕾[1]2003年在《半绝缘砷化镓单晶中位错胞状结构和微缺陷的研究》文中研究指明砷化镓(GaAs)是一种重要的化合物半导体材料，具有电子迁移率高、直接跃迁型能带结构等优点，其用途主要在两方面：一为SI-GaAs微电子器件；一为半导体GaAs光电子器件。目前，液封直拉技术生长GaAs单晶获得了广泛关注，因为它能够以合理的成本生产大直径的半绝缘单晶。半绝缘材料是生产集成电路等微电子器件的良好材料，而这种应用就要求整个晶片具有很高的均匀性。研究证明，SI-GaAs衬底电学特性的不均匀与材料中深能级微缺陷，特别是EL_2(深能级施主，被认为是As的反位缺陷的复合体)有极大的关系，而这些深能级微缺陷又与热应力形成的长入位错有密切联系。 本课题采用择优腐蚀法、X射线异常透射形貌、透射电镜、扫描电镜和能量色散谱等实验方法研究SI-GaAs单晶的位错与微缺陷。发现几乎所有高位错密度的SI-GaAs单晶的表层都具有网络状胞状结构或系属结构，首次对该胞状结构和系属结构的形成机制进行了研究；直接观察微缺陷，配合EDS(能量色散谱)鉴定SI-GaAs中微缺陷的物理本质，同时分析其产生原因，讨论与位错的相互作用。最后用扫描电镜观察胞状或系属结构，来评估其对衬底电学参数不均匀性的影响。 研究成果对材料和器件生产者了解晶体缺陷对于器件生产的危害，改进材料生产工艺，控制生产流程以及提高器件质量等方面提供理论依据。
杨新荣[2]2004年在《非掺半绝缘砷化镓中位错对碳微区分布的影响》文中指出液封直拉法生产的半绝缘砷化镓单晶(LEC SI-GaAs)被广泛用于微波器件和高频集成电路的衬底材料，成为当代信息产业的重要材料之一。随着器件向更大功率、更大集成度的发展，对材料衬底的均匀性、微区均匀性，提出了更高的要求。而非掺LEC SI-GaAs中的高密度位错，往往形成胞状结构；其它杂质和点缺陷的形成与分布与该结构密切相关，并导致GaAs材料电学和光学特性的不均匀。另外，目前普遍认为非掺SI-GaAs单晶的半绝缘特性是浅受主碳和深施主EL2相互补偿的结果。因此碳和EL2的微区均匀性直接决定着GaAs材料电阻率的均匀性。随着单晶生长技术的发展，通过退火，由于SI-GaAs中理论化学配比偏离，EL2浓度可被控制在1～1.5×10~(16)／cm~(-3)，且分布均匀。因此碳的分布就成为决定SI-GaAs材料电阻率均匀性的一个关键因素。所以，研究碳微区均匀性就显得非常重要。 本文通过AB腐蚀、KOH腐蚀，金相显微镜观察，透射电镜能谱分析，电子探针X射线微区分析，研究了液封直拉法生长的非掺半绝缘砷化镓(LEC，SI-GaAs)单晶中碳的微区分布。发现晶片中位错密度和分布严重影响碳的微区分布，高密度位错区，位错形成较小的胞状结构，胞内无孤立位错，碳在单个胞内呈U型分布；较低密度位错区，胞状结构直径较大，胞内存在孤立位错，碳在单个胞内呈W型分布。分散排列的高密度和低密度位错区，位错线上和完整区碳浓度变化不大。因此，本文认为SI-GaAs中胞状结构是引起碳不均匀分布的主要原因，本文还研究了造成这种不均匀分布的机理，及对材料电学特性的影响。 本文的研究成果对材料和器件生产者了解晶体缺陷对于器件生产的危害，改进材料生产工艺，控制生产流程以及提高器件质量等方面提供理论依据。
孙卫忠[3]2006年在《半绝缘砷化镓（SI-GaAs）单晶中的杂质与缺陷》文中认为GaAs晶体是一种电学性能优越的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，以其为衬底制作的半导体器件及集成电路，由于具有信息处理速度快等优点而受到青睐，成为近年来研究的热点。以液封直拉半绝缘GaAs为衬底的金属半导体场效应晶体管(MESFET)器件是超大规模集成电路和单片微波集成电路广泛采用的器件结构，但衬底的位错、杂质及微缺陷严重影响材料的电学均匀性，进而影响器件的性能和寿命，因此研究LEC法生长SI-GaAs(LEC SI-GaAs)衬底材料中的位错、微缺陷、杂质及它们对器件性能的影响，对GaAs集成电路和相关器件的设计及制造是非常必要的。 本课题采用超声AB腐蚀法、熔融KOH腐蚀法、X射线异常透射形貌、透射电镜、扫描电镜和X射线电子探针微区分析等分析技术对SI-GaAs单晶的位错与微缺陷、杂质等进行了系统研究，并探讨了这些缺陷对MESFET器件电参数的影响。 发现几乎所有高位错密度的SI-GaAs单晶都具有网络状胞状结构或系属结构，首次对该胞状结构和系属结构的形成机制进行了研究，从晶体生长和冷却过程的热应力、弹性形变引起位错的运动和反应考虑，分析了该结构的形成机理与过程。认为这是由高密度位错(EPD)运动和反应所形成的小角度晶界的集合群。 发现SI-GaAs中微缺陷是点缺陷凝聚的结果，它们以微沉淀、小位错环或杂质原子与本征点缺陷复合体的形式存在于砷化镓中。微缺陷的大小在微米量级，φ2″和φ3″晶片中微缺陷的分布规律有差异。多数微缺陷被位错吸附而缀饰于位错上，极少数受位错的吸附作用小，位于剥光区。 发现晶片中位错密度和分布严重影响碳的微区分布，高密度位错区，位错形成较小的胞状结构，胞内无孤立位错，碳在单个胞内呈U型分布；较低密度位错区，胞状结构直径较大，胞内存在孤立位错，碳在单个胞内呈W型分布。分散排列的高密度和低密度位错区，位错线上和完整区碳浓度变化不大。SI-GaAs中胞状结构是引起碳不均匀分布的主要原因。对这种不均匀分布的机理及对材料电学特性的影响进行了分析。 以LEC SI-GaAs晶体为衬底制作注入型MESFET器件，研究了GaAs衬底中AB微缺陷和MESFET器件电性能(包括跨导、饱和漏电流和阈值电压)的关系，并对其影响机理进
张春玲[4]2002年在《半绝缘砷化镓中微缺陷的研究》文中进行了进一步梳理砷化镓(GaAs)是一种重要的化合物半导体材料，具有电子迁移率高、直接跃迁型能带结构等优点，适合于制造高频、高速、耐高温、抗辐射和发光器件。GaAs衬底质量直接影响制作在上面的器件性能。但是在GaAs单晶生产中，在描述晶体结构参数时，仅用“位错密度”(EPD)单个指标来表征半绝缘砷化镓(SI-GaAs) 单晶质量。实践表明，仅仅据此一个参数优选的“好材料”，并不一定能作出好器件。GaAs单晶中的微缺陷对生产出器件的好坏也起重要作用。 近几年国内外GaAs工作者虽然对GaAs微缺陷进行了研究，但多是针对一个方面，并且对微缺陷的定义和物理实质的解释之间均存在矛盾。本课题的目的在揭示SI-GaAs中微缺陷的物理实质，研究微缺陷在晶片上的分布规律以及与位错之间的相互作用，进一步研究微缺陷对器件性能的影响。由于微缺陷与位错之间有很强的相互作用，所以必须把位错和微缺陷同时进行研究。 课题首先使用超声AB腐蚀法(USAB)显示SI-GaAs中的缺陷图案，然后通过透射电镜(TEM)、X射线透射形貌(XRT)、快速扫描光致发光(PL Mapping)等技术，对显示出的图案进行分析，并查明这些图案的起因。 经过文献调研和实验研究，发现SI-GaAs中微缺陷是点缺陷凝聚的结果，它们以微沉淀、小位错环或杂质原子与本征点缺陷复合体的形式存在于砷化镓中。微缺陷的大小在微米量级，Φ2英寸和Φ3英寸晶片上微缺陷的分布规律有差异。多数微缺陷被位错吸附而缀饰于位错上，极少数受位错的吸附作用小，位于距位错20微米左右的剥光区。超声AB腐蚀法能显示出晶片表面的机械损伤，对缺陷的显示具有记忆效应，所以显示出的腐蚀坑并非晶片原始表面上的缺陷情况，而是腐蚀20微米左右后的缺陷的痕迹。 微缺陷能影响场效应晶体管(MESFET)的阈值电压(V_(th))和跨导压缩(g_m)，微缺陷密度存在一临界值，当其低于该值时，跨导压缩陡然增高。因此，对微缺陷物理实质的正确理解能指导材料生产和器件工艺。
孙卫忠, 牛新环, 王海云, 刘彩池, 徐岳生[5]2006年在《非掺半绝缘砷化镓中的杂质与微缺陷》文中研究指明用化学腐蚀法、金相显微观察、透射电镜(TEM)、电子探针X射线微区分析(EPMA)和扫描电镜能谱分析(EDX)等手段,对φ76mm非掺杂(ND)半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中微缺陷、碳的微区分布进行了分析。结果表明:在晶体周边区域,由高密度位错运动和反应形成胞状结构,该胞状结构的本质就是晶体结晶时形成的小角度晶界,且位错与微缺陷有强烈的相互作用;杂质碳在胞壁、近胞壁和完整区的含量依次降低,存在条纹分布。
参考文献：
[1]. 半绝缘砷化镓单晶中位错胞状结构和微缺陷的研究[D]. 唐蕾. 河北工业大学. 2003
[2]. 非掺半绝缘砷化镓中位错对碳微区分布的影响[D]. 杨新荣. 河北工业大学. 2004
[3]. 半绝缘砷化镓（SI-GaAs）单晶中的杂质与缺陷[D]. 孙卫忠. 河北工业大学. 2006
[4]. 半绝缘砷化镓中微缺陷的研究[D]. 张春玲. 河北工业大学. 2002
[5]. 非掺半绝缘砷化镓中的杂质与微缺陷[J]. 孙卫忠, 牛新环, 王海云, 刘彩池, 徐岳生. 稀有金属材料与工程. 2006