论文部分内容阅读
砷化镓（GaAs）是一种优良的半导体材料，它广泛应用于微波器件、光电子器件以及超高速集成电路。NDLECSI GaAs单晶是指液封直拉（LEC）法生长的非掺杂（ND）半绝缘（SI）GaAs单晶。本征缺陷EL2是NDLECSI GaAs中最重要的施主缺陷，它在GaAs的电补偿中起着关键作用。原生NDLECSI GaAs单晶中的EL2通常表现出分布的不均匀性，单晶电参数也表现出热不稳定性，严重影响了GaAs器件的性能。热处理可以改善GaAs中EL2的均匀性，但在热处理后GaAs电参数往往发生明显变化。对于热处理改善EL2分布的机理及影响GaAs电参数变化的机理人们尚未完全清楚。因此，研究热处理影响NDLECSI GaAs中本征缺陷EL2及GaAs电特性的机理有重要的意义。 本论文用热处理的方法分别对NDLECSIGaAs中的EL2及电参数在热处理后的变化特性进行研究。对原生NDLECSI GaAs单晶进行不同温度、气氛和冷却方式的热处理，系统研究了热处理对EL2浓度、分布变化的影响及对GaAs电参数的影响。考虑到EL2是富As相关缺陷，利用朋腐蚀法结合金相显微镜观察的方法检测分析了位错和As沉淀的分布以及热处理后As沉淀的变化。利用霍尔效应测试系统检测了GaAs单晶的电参数分布，多波长红外吸收法测量了GaAs单晶中EL2的浓度。研究发现： EL2浓度在不同条件的热处理后将产生不同的变化，热处理对EL2的不均匀分布有改善作用。提出过量As的三种存在形式EL2、As沉淀以及As本征点缺陷在不同热处理条件下的转化是影响NDLECSI GaAs中EL2浓度变化的主要因素。热处理对EL2分布均匀性的改善作用是由于过量As在不同热处理条件下发生不同形式的转化而导致原尘GaAs晶体中EL2的重新分布造成的。 在不同温度条件的热处理后，NDLECSI GaAs单晶中电参数的变化不同，可发生表面电导转型、体电参数变化及体电导的转型，提高热处理过程中的As压可抑制样品中电参数的变化。提出样品表面电导转型是由于热处理过程中样品表面的As蒸发导致GaAs受主的引入及EL2外扩散导致样品表面EL2浓度的降低造成的。As压的存在抑制了GaAs，受主的引入及EL2外扩散从而抑制了样品表面的电导转型。体电参数的变化是由于高温低As压条件下，发生As间隙原子的外扩散，在样品中引入VGa、GaAs和GaAsVGa等受主缺陷所致。提高热处理过程中的As气压，可抑制这些受主缺陷的产生而抑制体电参数的变化。体电导的转型是由于在高温淬火后，样品中EL2浓度的大幅下降。热处理中增加As压可促使EL2在高温淬火后快速重新生成，从而可抑制样品的体电导转型。