高In组分InGaAs/InP异质生长微观结构和性能研究
发布时间：2021-04-30 04:51
Ⅲ-Ⅴ族化合物InxGa1-xAs,作为半导体材料,其截止波长随In组分含量的变化而变化,变化范围为0.873.5μm。InP是常见的生长InxGa1-xAs异质结构材料的衬底,当In组分含量增加时,InxGa1-xAs外延层与InP衬底材料存在晶格失配,导致InxGa1-xAs外延层中出现大量的失配位错,外延层的结晶质量受到严重影响。因此从根源上了解失配位错对外延层结晶质和一些性能的影响,对今后制备具有优异性能的高In组分InxGa1-xAs半导体材料具有重要意义。本论文采用金属有机化学气相沉积法制备不同In组分含量的InxGa1-xAs/InP异质结构材料和不同外延层厚度的InxGa1-xAs/InP异质结构材料;采用分子束外延法制备带递变缓冲层和超晶格结构的In0.83Ga0.17As异质结构材料。利用高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和霍尔效应等测试手段,对高In组分InxGa1-xAs薄膜材料的微观结构和性能进行了分析,解释了InxGa1-xAs外延层中位错的形成机理和位错类型,明确了In组分和不同制备条件对InxG...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料概述
1.2 In_xGa_(1-x)As材料的研究现状
1.3 薄膜材料外延生长技术介绍
1.3.1 金属有机化学气相沉积法（MOCVD）
1.3.2 分子束外延法（MBE）
1.4 薄膜材料的外延生长过程
1.5 In_xGa_(1-x)As薄膜材料中的缺陷
1.6 In_xGa_(1-x)As薄膜材料中的失配应力
1.7 半导体超晶格介绍
1.8 本文研究内容
第二章 样品的制备与表征
2.1 实验材料与设备
2.2 In_xGa_(1-x)As/InP样品的制备
2.3 TEM样品的制备
2.4 显微结构和性能表征
2.4.1 透射电子显微镜（TEM）
2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.4.3 原子力显微镜（AFM）
2.4.4 X射线衍射（XRD）
2.4.5 拉曼光谱（Raman spectra）
2.4.6 霍尔效应（Hall effect）
第三章 In组分含量对外延层微观结构和性能的影响
3.1 引言
3.2 X射线衍射（XRD）分析
3.3 In组分含量对外延层表面形貌及结晶质量的影响
3.3.1 In组分含量对外延层表面形貌的影响
3.3.2 In组分含量对外延层结晶质量的影响
3.4 In组分含量对外延层微观结构的影响
3.5 In组分含量对外延层位错密度的影响
3.6 In组分含量对外延层载流子浓度的影响
3.7 本章小结
第四章 生长条件对高In组分In_xGa_(1-x)As外延层结构的影响
4.1 引言
4.2 不同外延层厚度对样品微观结构的影响
4.2.1 截面微观形貌
4.2.2 位错密度
4.3 递变缓冲层对样品微观结构的影响
4.3.1 TEM微观形貌分析
4.3.2 递变缓冲层微观结构分析
4.4 超晶格对样品位错类型的影响
4.4.1 超晶格微观结构分析
4.4.2 DGSL_(-1)结构中的位错类型分析
4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用In0.82Ga0.18As与InP衬底之间的应力制作结构材料的缓冲层[J]. 张铁民,缪国庆,傅军,符运良,林红. 发光学报. 2011(06)
[2]InGaAs/GaAs应变量子阱激光器MOCVD生长研究[J]. 刘安平,段利华,周勇. 光电子.激光. 2010(02)
[3]AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响[J]. 江洋,罗毅,席光义,汪莱,李洪涛,赵维,韩彦军. 物理学报. 2009(10)
[4]AlSb/GaAs异质外延薄膜应变的HRTEM几何相位分析[J]. 贺小庆,温才,卢朝靖,段晓峰. 电子显微学报. 2009(04)
[5]InSb晶片化学抛光研究[J]. 程鹏,王燕华,赵超,孔忠弟. 红外. 2009(07)
[6]用InGaAs材料制作的2.6μm光电探测器[J]. 潘青. 半导体光电. 1999(02)
[7]半导体应变超晶格结构与界面的X射线双晶衍射研究[J]. 朱南昌,李润身,许顺生. 物理学报. 1991(03)
[8]广义Vegard定律和广义余氏定律[J]. 谢佑卿,马柳莺. 中南矿冶学院学报. 1985(03)
[9]半导体敏感元件材料[J]. 康昌鹤,杨树人. 仪表材料. 1980(04)
硕士论文
[1]InxGa1-xAs/InP失配体系微结构研究[D]. 李文萍.吉林大学 2014
本文编号：3168870
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料概述
1.2 In_xGa_(1-x)As材料的研究现状
1.3 薄膜材料外延生长技术介绍
1.3.1 金属有机化学气相沉积法（MOCVD）
1.3.2 分子束外延法（MBE）
1.4 薄膜材料的外延生长过程
1.5 In_xGa_(1-x)As薄膜材料中的缺陷
1.6 In_xGa_(1-x)As薄膜材料中的失配应力
1.7 半导体超晶格介绍
1.8 本文研究内容
第二章 样品的制备与表征
2.1 实验材料与设备
2.2 In_xGa_(1-x)As/InP样品的制备
2.3 TEM样品的制备
2.4 显微结构和性能表征
2.4.1 透射电子显微镜（TEM）
2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.4.3 原子力显微镜（AFM）
2.4.4 X射线衍射（XRD）
2.4.5 拉曼光谱（Raman spectra）
2.4.6 霍尔效应（Hall effect）
第三章 In组分含量对外延层微观结构和性能的影响
3.1 引言
3.2 X射线衍射（XRD）分析
3.3 In组分含量对外延层表面形貌及结晶质量的影响
3.3.1 In组分含量对外延层表面形貌的影响
3.3.2 In组分含量对外延层结晶质量的影响
3.4 In组分含量对外延层微观结构的影响
3.5 In组分含量对外延层位错密度的影响
3.6 In组分含量对外延层载流子浓度的影响
3.7 本章小结
第四章 生长条件对高In组分In_xGa_(1-x)As外延层结构的影响
4.1 引言
4.2 不同外延层厚度对样品微观结构的影响
4.2.1 截面微观形貌
4.2.2 位错密度
4.3 递变缓冲层对样品微观结构的影响
4.3.1 TEM微观形貌分析
4.3.2 递变缓冲层微观结构分析
4.4 超晶格对样品位错类型的影响
4.4.1 超晶格微观结构分析
4.4.2 DGSL_(-1)结构中的位错类型分析
4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用In0.82Ga0.18As与InP衬底之间的应力制作结构材料的缓冲层[J]. 张铁民,缪国庆,傅军,符运良,林红. 发光学报. 2011(06)
[2]InGaAs/GaAs应变量子阱激光器MOCVD生长研究[J]. 刘安平,段利华,周勇. 光电子.激光. 2010(02)
[3]AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响[J]. 江洋,罗毅,席光义,汪莱,李洪涛,赵维,韩彦军. 物理学报. 2009(10)
[4]AlSb/GaAs异质外延薄膜应变的HRTEM几何相位分析[J]. 贺小庆,温才,卢朝靖,段晓峰. 电子显微学报. 2009(04)
[5]InSb晶片化学抛光研究[J]. 程鹏,王燕华,赵超,孔忠弟. 红外. 2009(07)
[6]用InGaAs材料制作的2.6μm光电探测器[J]. 潘青. 半导体光电. 1999(02)
[7]半导体应变超晶格结构与界面的X射线双晶衍射研究[J]. 朱南昌,李润身,许顺生. 物理学报. 1991(03)
[8]广义Vegard定律和广义余氏定律[J]. 谢佑卿,马柳莺. 中南矿冶学院学报. 1985(03)
[9]半导体敏感元件材料[J]. 康昌鹤,杨树人. 仪表材料. 1980(04)
硕士论文
[1]InxGa1-xAs/InP失配体系微结构研究[D]. 李文萍.吉林大学 2014
本文编号：3168870
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