人工晶体学报

作者：路淑娟, 陈蓓曦, 张路, 曹波, 张云博, 马志永, 齐兴旺, 于洪国

单位：1.有研国晶辉新材料有限公司,廊坊 065001; ；2.西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院,西安 710000

关键词：砷化镓,垂直梯度凝固,位错密度,载流子,迁移率,热场,炉膛,

基金：河北省科技计划(19011111Z)

GaAs单晶是当前光电子器件的主要衬底材料之一,在红外LED中有着重要应用。但杂质浓度高、迁移率低等缺点会严重影响红外LED器件性能。为生产出低杂质浓度、高迁移率、载流子分布均匀、高利用率的红外LED用掺硅垂直梯度凝固(VGF)法GaAs单晶,本文研究了热场分布、合成舟和炉膛材质、工艺参数对单晶的成晶质量、杂质浓度、迁移率、载流子分布的影响。利用CGSim软件对单晶生长热场系统进行数值模拟研究,温区一至温区六长度比例为8∶12∶9∶5∶5∶7时,恒温区达到最长,位错密度达到1 000 cm-2以下,成晶率达到85%。采用打毛石英合成舟进行GaAs合成,用莫来石炉膛替代石英炉膛,可以获得迁移率整体高于3 000 cm2/(V·s)的GaAs单晶,满足红外LED使用要求。对单晶生长工艺参数展开研究,采用提高头部生长速度、降低尾部生长速度的方式提高单晶轴向载流子浓度均匀性,头尾部载流子浓度差降低33%,尾部迁移率从2 900 cm2/(V·s)提高到3 560 cm2/(V·s)。单晶有效利用长度提高33%,单晶利用率达到75%,大幅降低了原料损耗成本。

来源：2023年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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