无机半导体材料GaAs的结构、制备及应用
gaas单晶制备方法
gaas单晶制备方法GaAs（Gallium Arsenide）是一种III-V族化合物半导体材料，具有优异的电子特性和光电特性，广泛应用于高速电子器件和光电器件领域。
本文将介绍GaAs单晶的制备方法。
GaAs单晶的制备方法主要有以下几种：分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）和液相外延（LPE）。
分子束外延是一种常用的GaAs单晶制备方法。
该方法利用分子束在表面上沉积材料，通过控制束流的能量和角度来控制沉积的位置和形貌。
首先，通过高温热解四甲基三甲基镓（TMGa）和砷化氢（AsH3）等有机金属化合物，生成金属有机气体。
然后，将金属有机气体导入到高真空条件下的反应室中，同时加热单晶衬底。
金属有机气体在表面上热解，释放出金属原子和砷原子，通过控制流量和沉积时间，使金属和砷原子按照一定的比例在单晶衬底上沉积并结晶形成GaAs单晶。
金属有机化学气相沉积是另一种常用的GaAs单晶制备方法。
该方法与分子束外延类似，也是通过金属有机气体的热解来沉积材料。
不同的是，金属有机化学气相沉积使用的反应器是封闭的，而不是高真空条件下的反应室。
在金属有机化学气相沉积中，金属有机气体和载气（如氢气）一起导入反应器中，通过加热反应器来热解金属有机气体。
金属原子和砷原子在载气的作用下在单晶衬底上沉积并结晶形成GaAs单晶。
液相外延是一种传统的GaAs单晶制备方法。
该方法使用溶液中的金属和砷化合物来沉积材料。
首先，将金属（如镓）和砷化合物（如砷化镓）加入到溶剂中，形成溶液。
然后，将单晶衬底浸入溶液中，通过加热反应器来控制溶液中金属和砷化合物的浓度和温度。
金属和砷化物在单晶衬底上沉积并结晶形成GaAs单晶。
除了上述三种常用的制备方法外，还有其他一些方法，如分子束激光外延（MBE）、金属有机激光外延（MOCVD）等。
这些方法在一定程度上可以提高GaAs单晶的质量和生长速率。
GaAs单晶的制备方法主要包括分子束外延、金属有机化学气相沉积和液相外延等。
gaas 晶体构型
gaas 晶体构型GaAs晶体构型GaAs晶体是一种III-V族半导体材料，由镓（Ga）和砷（As）元素组成。
它具有特殊的晶体构型，对于研究和应用其物理性质和电子特性具有重要意义。
GaAs晶体属于菱面晶系，晶胞结构为六方最密堆积结构。
它的晶格参数为a=5.65325Å，c=5.65325Å，角度为α=β=90°，γ=120°。
晶格常数较小，原子间距离较近，因此GaAs晶体具有较高的密度和较高的原子配位数。
在GaAs晶体中，镓原子和砷原子分别占据菱面晶胞的两种不同位置，形成了充满整个晶体的晶格结构。
每个菱面晶胞中含有8个原子，其中4个镓原子位于顶点位置，4个砷原子位于中心位置。
镓原子和砷原子之间通过共价键相连，形成了稳定的晶体结构。
由于GaAs晶体的晶格结构特殊，使得其具有许多特殊的物理性质和电子特性。
首先，GaAs晶体具有直接带隙，能带间隙为1.43eV，这使得它在光电子器件中具有广泛的应用，如太阳能电池、激光器等。
其次，GaAs晶体具有高的迁移率和较小的有效质量，这使得它在高频和高速电子器件中具有良好的性能。
此外，GaAs晶体还具有较高的抗辐射性能和较好的稳定性，适合用于航空航天等特殊环境中。
GaAs晶体的构型对其物理性质和电子特性有重要影响。
通过对其构型的研究，可以更好地理解和控制其性能，并在实际应用中发挥其优势。
例如，通过改变晶体的生长条件和掺杂材料，可以调控GaAs 晶体的能带结构和电子能级，实现对其光电性能的改善和优化。
GaAs晶体的构型是其物理性质和电子特性的基础，对于研究和应用该材料具有重要意义。
通过对其晶格结构和原子排列的研究，可以更好地理解和控制GaAs晶体的性能，进一步推动其在光电子器件、高频电子器件等领域的应用。
阐述半导体砷化镓的晶体结构
阐述半导体砷化镓的晶体结构砷化镓（Gallium Arsenide，简称GaAs）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，如光电子、微波电子、太阳能电池等。
了解砷化镓的晶体结构对于理解其性质和应用具有重要意义。
砷化镓晶体结构属于菱面晶系，空间群为Fd3m。
它由镓原子（Ga）和砷原子（As）交替排列构成的晶格。
在晶格中，每个镓原子周围分别有四个砷原子，而每个砷原子周围也有四个镓原子。
这种交替排列的结构使得砷化镓具有特殊的电子结构和优异的电学性能。
砷化镓的晶体结构可以用晶格常数和晶胞参数来描述。
晶格常数是指晶胞中原子排列的间距，而晶胞参数则是指晶胞的大小和形状。
对于砷化镓来说，其晶格常数为 5.653 Å，晶胞参数为a=b=c=5.653 Å，α=β=γ=90°。
这说明砷化镓的晶体结构是立方晶系的，晶胞形状是正方体。
砷化镓的晶体结构对其电学性能产生了重要影响。
由于砷化镓的晶体结构中存在着不同的原子排列方式，因此它具有多种晶体结构，如立方相、六方相等。
不同的晶体结构决定了砷化镓的能带结构和晶格常数等物理性质的差异。
例如，立方相的砷化镓具有较小的晶格常数和较大的能带间隙，适用于高频器件的制备；而六方相的砷化镓具有较大的晶格常数和较小的能带间隙，适用于光电器件的制备。
砷化镓的晶体结构还决定了其热稳定性和机械性能。
砷化镓具有较高的熔点和较大的热导率，能够在高温环境下保持稳定性。
同时，砷化镓的晶格结构紧密，具有较高的硬度和强度，可以抵抗外力的作用。
砷化镓的晶体结构是由镓原子和砷原子交替排列构成的立方晶系结构。
这种特殊的晶体结构赋予了砷化镓优异的电学性能、热稳定性和机械性能。
了解砷化镓的晶体结构有助于深入理解其性质和应用，为其在光电子、微波电子等领域的应用提供科学依据和技术支持。
砷化镓点群
砷化镓点群砷化镓（Gallium Arsenide，缩写为GaAs）是一种广泛应用于半导体行业的化合物半导体材料，具有许多优异的性能特点。
它的点群是F-43m，下面将对砷化镓的点群特征、应用以及相关的技术进展进行详细介绍。
砷化镓的点群是F-43m，也称为立方晶系。
立方晶系的特点是晶胞具有六个面，每个面上有一个晶格点，晶胞角度为90度。
这意味着砷化镓的晶体结构是由对称度很高的立方晶体单元构成的。
该点群下的镓和砷原子呈现八面体对称排列，具有最高的点群对称性。
砷化镓的点群决定了其一些特殊的物理特性。
首先，砷化镓是直接带隙半导体，具有较高的电子迁移率和光吸收能力。
这使得砷化镓在高速电子器件和光电器件中具有广泛应用。
其次，砷化镓具有较高的热稳定性和较低的有效质量。
这使得砷化镓的晶体结构更加稳定，能够在高温环境下工作，并且具有更好的载流子输运性能。
砷化镓的点群特征还影响了其在电子器件中的应用。
由于其高载流子迁移率和较低的有效质量，砷化镓常被用于制造高频器件、功率放大器和微波集成电路等。
砷化镓晶体管是一种常见的高频放大器，在手机、通信设备和卫星通信中得到广泛应用。
此外，砷化镓光电器件的制造也非常重要。
例如，砷化镓太阳能电池具有高光电转换效率和较低的工作温度，适用于太空应用和光伏发电系统。
此外，砷化镓还可用于制造LED器件、半导体激光器和高速光通信器件，其优异的光电特性使其成为发展光电子学的重要材料。
近年来，随着半导体技术的不断发展，砷化镓的应用领域也在持续扩大。
砷化镓纳米线、二维砷化镓等新型结构材料的研究取得了重大突破。
这些新材料在能带结构、载流子输运等方面的特点与传统砷化镓有所不同，并且在光电子学、能源存储等领域具有潜在的应用前景。
另外，砷化镓与其他半导体材料的异质结构也在广泛研究，例如砷化镓/氮化镓异质结构、砷化镓/磷化镓异质结构等。
这些异质结构的制备技术和特性研究为制造复杂电子器件和光电器件提供了新的途径。
砷化镓
图2.1.LEC法示意图
2.1 GaAs单晶材料的制备
2.水平布里奇曼法（HB）
图2.2.HB法示意图
该方法的特点使熔体通过具有一定梯度的温区而获得单晶生长
2.1 GaAs单晶材料的制备
LEC法和HB法是初期的GaAs晶体生长的工艺方法，有一定 的优点和缺点。
HB法
优点——单晶的结晶质量高，工艺设备较简单。 缺点——晶锭尺寸和形状受石英舟形状的限制，最大晶体尺寸
GaAs晶体生长方法有：
2.1 GaAs单晶材料的制备
1.液封直拉法（LEC）
液封直拉法的过程：在一密闭的高压容器内设计好的热系统中，放 置一热解氮化硼（PBN）坩埚，坩埚中装入化学计量比的元素砷、镓和 液封剂氧化硼，升温至砷的三相点后，砷液化和镓发生反应，生成砷化 镓多晶，将砷化镓多晶熔化后，将一颗籽晶与砷化镓熔体相接，通过调 整温度，使砷化镓熔体按一定晶向凝固到籽晶上，实现晶体生长。LEC 法示意图如图2.1所示。
GaAs砷化镓
OUTLINE
GaAs半导体材料的特性 GaAs半导体材料的制备
GaAs半导体材料的应用
GaAs材料的特性
1.1GaAs材料晶体特性
晶体结构：GaAs材料的晶体结构属于闪锌矿型晶格结构， 如图1.1所示。
化学键：四面体键，键角为109°28‘，主要为共价成分。 由于镓、砷原子不同，吸引电子的能力不同，共价键倾向 砷原子，具有负电性，导致Ga-As键具有一定的离子特性， 使得砷化镓材料具有独特的性质。
GaAs材料的制备
2.GaAs材料的制备工艺
GaAs材料的制备，包括GaAs单晶材料
的制备、晶体的加工和将单晶材料加工成外 延材料，外延材料能直接被用于制造IC器件。 其中最主要是GaAs单晶材料的制备。
gaas 晶体构型
gaas 晶体构型GaAs（化学式为GaAs）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景。
它的晶体构型是面心立方（FCC）结构。
在该结构中，Ga原子和As原子分别占据FCC晶格的两种不同位置。
面心立方结构是一种常见的晶体结构，指的是晶体中原子或分子排列成面心立方的形式。
在GaAs晶体中，Ga原子和As原子分别位于面心和立方心的位置。
这种排列方式使得GaAs晶体具有一些特殊的性质和应用。
由于GaAs晶体的构型是面心立方结构，这使得它具有良好的晶体质量和结构稳定性。
这对于半导体器件的制备和性能提升非常重要。
GaAs晶体的面心立方结构使得其晶格常数较小，原子间距较短，从而提高了电子和空穴的迁移率，增强了电子和空穴的束缚能力，有利于半导体器件的高速运算和高频应用。
GaAs晶体的面心立方结构使得其具有优异的光电性能。
GaAs晶体具有较大的能带间隙，使得它能够吸收和发射可见光。
这使得GaAs晶体在光电子器件中有着广泛的应用，如太阳能电池、光电二极管和激光器等。
此外，GaAs晶体具有较高的载流子迁移率和较低的载流子复合率，有利于光电子器件的高效率工作。
GaAs晶体的面心立方结构还使得其具有优异的热电性能。
GaAs晶体具有较高的热导率和较低的热膨胀系数，使得其在热电转换器件中有着广泛的应用。
热电转换器件利用材料的热电效应将热能转化为电能，具有重要的能量转换应用价值。
GaAs晶体的热电性能优异，使得其在热电转换器件中能够实现高效率的能量转换。
GaAs晶体的面心立方结构赋予了它许多优异的性能和应用。
无论是在半导体器件、光电子器件还是热电转换器件中，GaAs晶体都扮演着重要的角色。
随着科技的不断进步和应用领域的拓展，相信GaAs 晶体的面心立方结构将会有更广阔的应用前景。
GaAs的制备和应用
半导体材料---- GaAs的制备和应用从半导体材料进入人们的视线以来，在短短的几十年间半导体材料有了飞速的发展，人们对半导体材料的研究越来越来深，半导体的种类越来越到多，应用方面越来越广。
由于半导体学科的飞速发展，其产品涉及到了世界的各个方面，包括了通讯、医疗、军事等等个领域，使得世界发生了翻天覆地的变化。
首先，简单介绍一下半导体材料的一些特性和发展历史。
导电能力介于道题与绝缘体之间的物质称为半导体。
半导体材料是一类具有半导体性能，可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
半导体材料的电学性质对光、热、电、磁灯外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的导电率。
同时也是因为这些因素使得半导体材料可以制成多种多样的元器件，称为现代工业的基础。
现在使用的半导体材料种类非常多，大致可以分为这么几类：1、元素类半导体，包括了硅、鍺、硒等等，大多数是使用硅材料；2、化合物半导体，有两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料，包括了砷化镓、磷化铟、碳化硅等等；3、无定形半导体材料，用作半导体的玻璃是一种非晶无定形半导体材料，分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种，具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力；4、有机增半导体材料，已知的有机半导体材料有几十种，包罗了萘、聚丙烯晴和一些芳香族化合物等等。
下面我选择介绍的是GaAs，这是一种Ⅲ--Ⅴ族化合物半导体材料，到目前为止是一种用来制作微波器件和集成电路的重要材料。
类比于其他种类的半导体材料，GaAs具有Ⅲ--Ⅴ族化合物半导体材料的独特性质：带隙大，制作的期间耐受较大功率，工作温度更高；为直接跃迁型带隙，因而光电转换效率高，适合制作光电器件；电子迁移率高，适合制作高频、高速器件。
GaAs是闪锌矿结构：V族原子的5个共价键电子中拿出一个给Ⅲ族原子，相互作用产生sp³杂化，形成类似金刚石结构的共价键。
GaAs在300K时禁带宽度Eg为1.43eV，最高工作温度450。
砷化镓无机非金属材料
砷化镓无机非金属材料砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种无机非金属材料，由镓（Ga）和砷（As）元素组成。
它具有多种优良的性能和应用领域，如光电子学、半导体器件等。
本文将对砷化镓的性质、制备方法、应用领域进行全面详细的介绍。
1. 砷化镓的性质砷化镓在室温下为黑色结晶固体，具有以下主要性质：1.1 密度和晶体结构砷化镓的密度约为5.32克/立方厘米，其晶体结构属于锐钛矿型（Zinc Blende，ZB），由镓和砷原子以ABAB…排列方式组成。
晶格常数为5.65 Å。
1.2 波长范围砷化镓的带隙宽度较窄，约为1.43电子伏特（eV），相当于可见光的波长范围。
因此，砷化镓在可见光和近红外光谱范围内具有较好的光电转换性能。
1.3 电子迁移率和载流子浓度砷化镓具有较高的电子迁移率，在高电子浓度下可超过8,500 cm²/Vs，而在低电子浓度下也能保持较高的迁移率。
此外，它具有较低的载流子浓度，有助于减小电子设备的噪声和功耗。
1.4 热导率和导热系数砷化镓具有较高的热导率，约为50 W/m·K，使其在高功率应用中能够快速散热。
此外，它的热膨胀系数较小，使其与一些其他材料（如硅）具有较好的热匹配性。
1.5 光电器件性能由于砷化镓的带隙宽度较小，因此它具有良好的光电转换性能。
它的光电器件可以实现高速、高频率的光通信和激光器。
此外，砷化镓光电器件具有较高的光子产额和较低的消光比，使其在光电子学中得到广泛应用。
2. 砷化镓的制备方法砷化镓的制备方法主要包括化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）、分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）和金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）等。
2.1 化学气相沉积化学气相沉积是一种常用的砷化镓制备方法。
无机半导体材料GaAs的结构、制备及应用
无机半导体材料GaAs的结构、制备及应用摘要砷化镓(GaAs)是Ⅲ-Ⅴ组化合物半导体中最重要、用途最广的半导体材料。
本文综述了GaAs材料的结构性质、主要制备方法及其典型应用。
关键词GaAs 结构性质制备应用1. 前言化合物半导体材料砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)是微电子和光电子的基础材料,而GaAs则是化合物半导体中最重要、用途最广泛的半导体材料,也是目前研究得最成熟、生产量大的化合物半导体材料。
由于GaAs具有电子迁移率高、禁带宽度大且为直接带隙,容易制成半绝缘材料、本征载流子浓度低、光电特性好、以及具有耐热、抗辐射性能好和对磁场敏感等优良特性。
用GaAs材料制作的器件频率响应好、速度快、工作温度高,能满足集成光电子的需要。
它是目前最重要的光电子材料,也是继硅材料之后最重要的微电子材料,它适合于制造高频、高速的器件和电路。
2. 结构性质[1]GaAs是一种无机非线性光学材料，它的导带极小值位于k=0处，等能面是球形等能面。
导带底电子有效质量是各向同性的。
m e*=0.068m0。
由于这一导带底对应的能量水平较低，故相应的极值能谷称为下能谷。
与此同时，在[100]方向还存在另一极小值，能量比k=0的极小值高0.36eV。
由于它的能带曲率小，故对应的电子有效质量大，m e*=1.2m0，该导带的底部能量水平高，故称为上能谷。
GaAs的价带极值位于k=0处，而且也有两支在k=0重合。
有一支重空穴，一支轻空穴。
重空穴所在能带，空穴有效质量为(m p)h=0.45m0；轻空穴所在能带，空穴有效质量为(m p)l=0.082m0。
GaAs的能带结构有下述特点：①GaAs导带极小值k=0处，价带极大值也在k=0处，为直接带隙型。
对GaAs来说，Eg=1.34eV, 因此GaAs中电子跃迁产生或吸收的光子波长λ=9×102nm，光子的波失大致是q=7×104cm-1,而电子的波失k=2л/a。
gaas芯片
gaas芯片GaAs芯片是一种利用化合物半导体材料研制的电子器件，其主要优势就是速度快、运作稳定、功耗低，被广泛应用于无线通信、光电子、微波集成电路等领域。
在本文中，我将详细介绍GaAs芯片的结构、制备方法以及应用情况。
首先，我们来看一下GaAs芯片的结构。
GaAs芯片由多个不同的半导体层堆叠而成。
其中，最重要的是p型和n型的半导体材料，它们之间形成了一个具有特定功能的结构。
GaAs芯片的特殊结构使得电子在其内部移动更快、能量损失更小，从而提高了芯片的性能。
其次，我们来了解一下GaAs芯片的制备方法。
目前，常用的GaAs芯片制备方法有分子束外延法（MBE）和金属有机化学气相沉积法（MOCVD）。
MBE法是将纯度高的材料以分子束形式逐层沉积在基片上，是一种高精度、高质量的制备方法。
而MOCVD法则通过将金属有机化合物和气体反应在基片表面生成所需的材料层。
这两种方法都能制备出高质量的GaAs芯片，但MOCVD法的生产效率更高。
GaAs芯片由于其优越的性能，被广泛应用于各个领域。
在无线通信领域，GaAs芯片常用于射频放大器和功率放大器，能够提供更高的工作频率和功率输出。
在光电子领域，GaAs芯片被用于制造光电二极管和激光器，具有高光学效率和较高的发光强度。
在微波集成电路领域，GaAs芯片能够实现高速的信号传输和高度集成的功能。
此外，GaAs芯片还广泛应用于太阳能电池、雷达系统和卫星通信等领域。
虽然GaAs芯片在很多方面都有优势，但也存在一些挑战和限制。
首先是成本问题，GaAs材料的制备成本相对较高，导致GaAs芯片的单价较高。
其次是工艺复杂性，GaAs芯片的制备过程需要严格的控制条件和专业的设备，这对制造厂商提出了要求。
最后，GaAs芯片的可靠性和寿命也需要进一步提高，特别是在高温和高功率运行环境下。
综上所述，GaAs芯片是一种具有高性能和广泛应用的化合物半导体器件。
它的结构复杂，制备方法多样，应用领域广泛。
砷化镓的制备和使用1
砷化镓的制备和使用1砷化镓的制备和使用1砷化镓（GaAs）是一种重要的半导体材料，具有优异的电子器件性能和光电特性，被广泛应用于光电子器件、微电子器件、太阳能电池等领域。
在下面，我将详细介绍砷化镓的制备方法和使用。
分子束外延法是一种高真空条件下进行外延生长的方法。
首先，在外延衬底上通过热解的方式获得高纯度的砷和镓源，然后利用高温热蒸发使其蒸发，并通过分子束使其束流到达衬底上。
在衬底上，砷和镓会反应生成砷化镓晶格。
通过调整衬底、温度、束流能量等条件，可以控制砷化镓的外延生长速率和晶格结构，从而得到所需的砷化镓薄膜。
金属有机化学气相沉积法是一种将金属有机化合物分解为金属元素，进而通过化学反应生成相应化合物的方法。
具体而言，通过热解有机金属化合物（如TMGa和AsH3）产生金属原子，并通过传递到衬底上并与衬底上的元素反应而生成砷化镓。
与MBE相比，MOCVD方法具有外延层均匀性好、生长速率大等优点。
砷化镓的一种重要应用领域是光电子器件。
由于砷化镓具有直接能隙和高电子迁移率等特点，因此可以用于制造高速、高频率的光电器件。
例如，砷化镓可以制造高功率激光器和光电二极管。
在高功率激光器中，砷化镓作为活动层可以通过载流子的复合获得激光输出；而在光电二极管中，砷化镓作为接收器可以将光信号转化为电信号。
此外，砷化镓还可以应用于微电子器件领域。
砷化镓的高迁移率和噪声特性使其成为高性能射频（RF）器件的理想材料。
例如，砷化镓可以制造高迁移率电子晶体管（HEMT），被广泛用于无线通信领域，如无线基站的低噪声放大器和功率放大器中。
此外，砷化镓还可以用于太阳能电池。
砷化镓太阳能电池具有高效、高稳定性以及较高的能量转换效率，是目前太阳能电池的主要类型之一、通过不同的电池结构和工艺，可以调控砷化镓太阳能电池的能带结构和光吸收性能，从而提高光电转换效率。
总体而言，砷化镓是一种非常重要的半导体材料，具有广泛的应用前景。
通过不同的制备方法和工艺，可以制备出不同结构和性能的砷化镓材料，并应用于光电子器件、微电子器件、太阳能电池等领域。
砷化镓半导体材料的晶格结构与电子特性分析
砷化镓半导体材料的晶格结构与电子特性分析砷化镓（GaAs）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，如光电子器件、太阳能电池等。
本文将分析砷化镓的晶格结构和电子特性。
砷化镓的晶格结构是一种非常规的晶体结构，属于六方晶系。
它由砷原子和镓原子组成，砷原子位于六边形的顶点，镓原子位于六边形的中心。
砷原子和镓原子之间通过共价键连接在一起，形成一个稳定的晶体结构。
这种非常规的晶体结构使得砷化镓具有一些独特的性质。
首先，砷化镓具有优良的电子迁移率。
这是因为砷化镓的晶格结构中缺少了很多散射中心，电子在晶格中的运动较为自由，电子迁移率较高。
这使得砷化镓在高频率电子器件中有着广泛的应用。
其次，砷化镓具有较高的电子亲和能。
电子亲和能是指电子与原子结合形成负离子所释放的能量。
砷化镓的电子亲和能较高，表明电子易于分离出来形成自由电子。
这使得砷化镓成为一种优良的导电材料。
此外，砷化镓的能带结构也对其电子特性产生了影响。
砷化镓的能带结构可以通过一些理论模型进行计算和描述。
常用的模型有紧束缚近似模型和托马斯-费米模型。
这些模型可以计算砷化镓的能带结构和能带间隙。
砷化镓的能带结构中，存在导带和价带。
导带中的能级较高，电子占据较少。
价带中的能级较低，几乎被电子完全填满。
能带间的能隙是禁带宽度，决定了砷化镓的导电性质。
能隙较小的材料容易导电，能隙较大的材料则是绝缘体。
除了能带结构，砷化镓的电子特性还与材料的掺杂有关。
材料的掺杂可以改变材料的导电性质。
比如，将砷化镓中的部分镓原子替换为硅原子，称为硅掺杂，将产生N型半导体。
在这种情况下，砷化镓中的电子浓度明显增加，导电性能得到改善。
类似地，将砷化镓中的部分砷原子替换为铟原子，称为铟掺杂，则可以形成P型半导体。
总之，砷化镓是一种重要的半导体材料，具有优良的电子特性。
其晶格结构是一种非常规的六方晶系，使其具有较高的电子迁移率和电子亲和能。
砷化镓的能带结构和掺杂也影响着其导电性质。
砷化镓在光电子器件和太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。
GaAs和AlGaAs半导体材料的制备及其电学性能研究
GaAs和AlGaAs半导体材料的制备及其电学性能研究GaAs 和 AlGaAs 半导体材料是当前广泛应用于光电子与微电子领域的重要半导体材料。
本文将介绍这两种材料的制备方法及其电学性能研究。
一、GaAs半导体材料制备方法1.分子束外延法（MBE）分子束外延法是目前制备GaAs薄膜的主要方法之一。
该方法的步骤如下：首先，在高真空条件下，将Ga和As分子通过热源加热并喷射到基片表面上，形成一个薄膜。
在此过程中，基片表面会先被As覆盖，然后再加入Ga原子，使其与As原子反应生成GaAs晶体。
此外，在该过程中，可以通过控制加热器的温度和压强来调节Ga和As的流速和比例，从而得到不同形态和组成的薄膜。
2.金属有机气相沉积法（MOCVD）金属有机气相沉积法也是制备GaAs半导体材料的主要方法之一。
该方法的步骤与MBE法类似，但是使用的是金属有机化合物和气态源材料。
在此过程中，液态有机金属化合物通过加热分解生成金属原子和有机气态物质。
Ga和As源材料也以气态形式加入，控制金属源和As源的蒸发速率，使它们分子间相遇反应生成GaAs晶体。
3.分别生长法分别生长法是指先在基片上生长一层厚度较大的相应衬底层，然后在衬底层上沉积半导体薄膜。
衬底层可以选择Si、Ge等单晶材料，以保证晶体与基片的匹配度和质量。
GaAs的制备中，一般采用Ge衬底，因为GaAs的晶格参数与Ge较接近，容易获得高质量的GaAs晶体。
二、AlGaAs半导体材料制备方法AlGaAs的制备方法基本上和GaAs相同，只是在加入As源材料的同时，还加入Al原子和As原子的混合源材料。
Al和Ga原子相互掺杂，生成含有不同Al含量的AlGaAs晶体。
三、 GaAs和AlGaAs半导体材料的电学性能研究1.电性能特点GaAs半导体材料具有较高的电子迁移率、较快的载流子寿命和较小的激子激子复合系数等特点，从而表现出良好的高频性能和高速性能。
AlGaAs半导体材料中，Al含量的增加可以降低禁带宽度，从而改变电学性能。
gaas和inp材料工艺
gaas和inp材料工艺全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：【GaAs和InP材料工艺】GaAs和InP是两种常见的半导体材料，它们在电子器件制造领域有着重要的应用。
本文将介绍这两种材料的工艺制备过程，并探讨它们的特性及在电子器件中的应用。
GaAs（镓砷化镓）是一种重要的半导体材料，具有良好的导电性和光电性能。
GaAs的工艺制备过程主要包括外延生长、器件制备和封装等步骤。
1. 外延生长GaAs的外延生长主要通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）或氢化金属有机气相外延（HMOCVD）技术实现。
在外延生长过程中，需要控制反应温度、气氛、气压等参数，以获得高质量的GaAs薄膜。
2. 器件制备通过光刻、腐蚀、金属沉积、电性能测试等工艺步骤，可以制备出基础的GaAs器件，如二极管、场效应晶体管等。
在器件制备过程中，还需要考虑电性能的匹配和稳定性。
3. 封装将GaAs器件封装在合适的封装盒中，以保护器件不受外界环境的影响，并方便连接测试和使用。
封装工艺也包括焊接、膨胀、密封等步骤，需要注意器件的热散热和连接质量。
二、InP材料工艺在电子器件制造领域，GaAs和InP材料因其优越的性能而受到广泛关注。
通过合理的工艺设计和制备，可以生产出高性能的电子器件，推动信息通信、光电显示等领域的发展。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解GaAs和InP材料工艺，推动相关技术的进步和应用。
第二篇示例：GaAs和InP是两种常用的半导体材料，它们在电子器件制造工艺中起着重要作用。
本文将介绍GaAs和InP材料的工艺流程及其应用领域。
1. GaAs材料工艺：GaAs是镓砷化镓的简称，是一种宽禁带半导体材料。
在电子器件中，GaAs常被用于制造高频、高速、高功率的器件，如微波放大器、MOSFET等。
GaAs材料的制备主要包括外延生长、刻蚀、金属化、离子注入等步骤。
外延生长是GaAs材料制备的关键步骤。
一般采用分子束外延或金属有机化学气相沉积等方法来进行外延生长。
砷化镓的制备和使用1
砷化镓的制备和应用摘要：砷化镓（SaAs）半导体材料与传统的硅材料相比有着自己特有的属性。
砷化镓属III-V族半导体,具有高速、高频、耐高温、低噪声和发光等特点.是继锗、硅之后最主要的半导体材料之一.它具有迁移率高,禁带宽度大(1.43eV),抗辐射等特点。
因此我们在这里讲述一下砷化镓的制备和应用。
英文摘要：Gallium arsenide (SaAs) semiconductor materials and the traditional material than silicon has their own special attributes. Gallium arsenide of iii-v semiconductor, high speed, high frequency, high temperature resistant, low noise and light, etc. Is the silicon germanium, after one of the most major semiconductor materials. It has a high mobility, forbidden band width big (1.43 eV), resist radiation etc. Characteristics. So here we describe a gallium arsenide of preparation and application.关键词：砷化镓、水平布里奇曼法（横拉法）、液态密封法、制备、通讯应用引言：砷化稼材料是除硅单晶之外最重要、用途最广泛的化合物半导体材料之一。
在微电子和光电子领域有巨大的应用空间，主要用于制作高速、高频、大功率电子器件。
随着全球半导体产业的发展，砷化稼晶片的需求迅速增大，我们在这里就来研究一下砷化镓的制备和应用。
内容：制作砷化镓的方法有两种：一种是水平布里奇曼法又叫横拉法；另一种叫做液态密封法又叫LEP法或者LEC法。
gaas 晶体构型
gaas 晶体构型GaAs晶体构型GaAs晶体是一种重要的半导体材料，由镓(Ga)和砷(As)两种元素构成。
它具有优良的电学特性和光学特性，广泛应用于光电子器件、太阳能电池、微波器件等领域。
了解GaAs晶体的构型对于深入理解其性质和应用具有重要意义。
GaAs晶体的晶格结构属于立方晶系，常见的构型包括闪锌矿型和金刚石型。
闪锌矿型是GaAs晶体的典型结构，它由两种原子构成的简单立方堆积而成。
在闪锌矿结构中，镓原子和砷原子以一定的比例交替排列，形成一个由四面体构成的晶胞。
每个晶胞中包含8个原子，其中4个为镓原子，4个为砷原子。
镓原子和砷原子之间通过共价键连接在一起，使得GaAs晶体具有良好的电导性和光电特性。
除了闪锌矿型，GaAs晶体还可以存在金刚石型结构。
金刚石型是一种类似于金刚石的结构，由两种原子构成的面心立方密堆积而成。
在金刚石型结构中，镓原子和砷原子以不同的比例排列在晶格中，形成一个由八面体构成的晶胞。
每个晶胞中包含16个原子，其中8个为镓原子，8个为砷原子。
金刚石型的GaAs晶体具有更高的密度和更好的结晶质量，适用于一些高性能器件的制备。
GaAs晶体的构型对其性能和应用具有重要影响。
首先，不同的构型决定了晶体的晶格常数和晶胞参数，从而影响到晶体的物理特性。
其次，不同的构型会影响晶体的能带结构和能带间隙，从而决定了晶体的导电性和光学性能。
此外，晶体的构型还与其生长方法和生长条件密切相关，对晶体的质量和晶体缺陷有一定的影响。
在实际应用中，GaAs晶体的构型可以通过X射线衍射、电子衍射等实验手段进行表征和研究。
X射线衍射技术是一种常用的手段，可以通过测量晶体的衍射图案来确定其构型和晶格常数。
电子衍射技术则可以提供更高分辨率的晶体构型信息。
GaAs晶体的构型是其重要的物理特性之一，对其性能和应用具有重要影响。
了解GaAs晶体的构型有助于深入理解其性质和应用，推动半导体技术的发展。
通过实验手段可以对GaAs晶体的构型进行表征和研究，为其应用提供有力支持。
砷化镓及相关化合物半导体材料的研究进展和应用前景
砷化镓及相关化合物半导体材料的研究进展和应用前景砷化镓（Gallium arsenide，简称GaAs）是一种重要的半导体材料，由镓元素（Ga）和砷元素（As）组成。
相较于硅（Si）等传统半导体材料，砷化镓具有很多优点，如高电子迁移率、高饱和电子漂移速度、高导电性、宽的能带间隙等特性，使其被广泛应用于光电子领域、大功率高频电子器件、微波集成电路、激光器和太阳能电池等领域。
在光电子领域，砷化镓被广泛应用于光电传感器、光通信器件和显示器件等。
由于砷化镓具有宽的能带间隙，因此可以实现高速、高细节分辨率以及低功耗的光检测器。
砷化镓光电探测器在光通信系统中的应用也日益重要，其具有快速响应、高灵敏度等优点，可应用于光通信的传输和接收等环节。
此外，砷化镓材料的能带结构可以调节，使其成为制备高品质的显示器件的理想材料。
在大功率高频电子器件方面，由于砷化镓具有高饱和电流密度和高电子迁移率等优势，使其在高功率放大器、高速电子器件以及射频功率放大器等方面具有广泛应用前景。
例如，在军事领域，砷化镓功率器件可应用于雷达和通信系统等，提供高功率、高频率和高线性度的性能。
此外，在微波集成电路领域，砷化镓也具有潜在的应用前景。
由于其高电子迁移率和高暂态电流饱和速度，使其成为制备高频射频微波集成电路的理想材料。
砷化镓及其衍生化合物已经成功应用于通信领域的微波放大电路、混频电路等。
同时，砷化镓激光器也是砷化镓材料的应用研究重点之一、砷化镓激光器由于其高效率、宽波长范围、宽温度工作范围和短脉冲宽度等的优势，可用于光纤通信系统、激光雷达等领域。
另外，随着人们对环境保护意识的不断提高，太阳能电池等可再生能源技术的研究也日渐火热。
砷化镓材料因其高光电转换效率和较强的辐射稳定性，在太阳能电池方面有着很大的潜力。
总之，砷化镓及相关化合物的研究进展和应用前景非常广阔，涵盖了光电子、大功率高频电子器件、微波集成电路、激光器和太阳能电池等多个领域。
阐述半导体砷化镓的晶体结构
阐述半导体砷化镓的晶体结构半导体砷化镓（Gallium Arsenide，简称GaAs）是一种重要的半导体材料，其晶体结构对其性能和应用具有重要影响。
砷化镓的晶体结构是指由砷化镓晶体中原子的排列方式和空间结构组成的。
了解砷化镓的晶体结构对于深入理解其性质和应用非常重要。
砷化镓属于锗石英结构，其晶体结构与钻石、锗等半导体材料有一定的相似性。
砷化镓的晶体结构可以用空间群F-43m表示，属于立方晶系。
在砷化镓的晶体结构中，砷（As）和镓（Ga）原子以共价键的形式相互连接，形成一个类似于钻石结构的三维晶格。
砷化镓的晶体结构中，每个砷原子被周围的四个镓原子包围，同时每个镓原子也被四个砷原子包围。
这种四面体结构的排列方式使得砷化镓晶体具有较高的结构稳定性和热稳定性。
除了共价键的形式，砷化镓的晶体结构中还存在一些离子键的相互作用，这种离子键的存在使得砷化镓具有良好的导电性能和光电性能。
砷化镓的晶体结构还具有一定的缺陷和杂质。
在砷化镓晶体中，镓原子和砷原子之间的大小差异会导致晶体中存在一些晶格缺陷，如位错和空位等。
此外，砷化镓还容易受到一些杂质元素的污染，如硅、碳等，这些杂质元素会影响砷化镓的导电性能和光电性能。
砷化镓的晶体结构对其性能和应用具有重要影响。
由于砷化镓具有较好的导电性能和光电性能，广泛应用于半导体器件和光电子器件领域。
例如，在微电子领域，砷化镓可用于制造高速、高频的场效应晶体管（FET）、电子器件、集成电路等。
在光电子器件领域，砷化镓可用于制造高效能、高速度的光电探测器、激光器等。
砷化镓的晶体结构是由砷和镓原子的排列方式和空间结构决定的。
砷化镓的晶体结构对其性能和应用具有重要影响，了解砷化镓的晶体结构有助于深入理解其性质和应用。
砷化镓作为一种重要的半导体材料，其晶体结构的研究和应用将进一步推动半导体器件和光电子器件的发展。
砷化镓半导体材料的制备与器件性能
砷化镓半导体材料的制备与器件性能砷化镓（GaAs）作为一种广泛应用于电子器件和光电子器件的半导体材料，具有高载流子迁移率、快速响应速度和优异的热稳定性等优点，受到了广泛关注。
本文将探讨砷化镓半导体材料的制备工艺以及其在器件方面的性能。
1. 砷化镓材料的制备工艺（1）原料准备：砷化镓的制备首先需要纯净的镓和砷原料。
镓通常采用高纯度金属镓作为原料，砷则可以通过化学反应、气相淀积或分子束外延等方法进行制备。
（2）外延生长：外延生长是砷化镓薄膜制备的关键步骤。
常用的方法有金属有机化学气相外延（MOCVD）、有机金属气相外延（OMVPE）等。
这些方法通过热分解有机金属前驱体，使得金属原子和砷原子在基底上进行沉积，形成薄膜。
外延生长过程中的温度、气体流量和压力等参数对薄膜质量有重要影响。
（3）表面处理：砷化镓薄膜的表面一般不是最理想的，因此需要进行表面处理以提高晶体质量。
这包括去除薄膜表面的氧化物、砷化物和有机残留物等。
（4）器件制备：砷化镓材料可以制备多种不同类型的器件，如场效应晶体管（FET）、太阳能电池、激光二极管等。
这些器件的制备通常通过光刻、蒸发、溅射等工艺实现。
2. 砷化镓材料的器件性能（1）高迁移率：砷化镓具有迁移率高的特点，这意味着在器件中载流子的迁移速度快，有利于提高器件的工作速度和性能。
（2）快速响应速度：砷化镓材料的载流子响应速度非常快，能够达到纳秒级或更短的时间尺度。
这使得砷化镓在高频电子器件和光电子器件中有广泛应用。
（3）热稳定性好：砷化镓在高温环境下具有较好的热稳定性，不易发生晶格缺陷和材料老化现象，适合用于高温应用。
（4）光电转换效率高：砷化镓太阳能电池具有高的光电转换效率，可达到30%以上。
这使得砷化镓太阳能电池成为一种非常有潜力的新能源技术。
3. 砷化镓材料的应用前景砷化镓作为一种优异的半导体材料，有着广泛的应用前景。
除了电子器件和光电子器件领域，砷化镓还在微电子学、光通信、传感器等领域有着重要应用。
砷化镓材料物理特性及应用
砷化镓材料物理特性及应用砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种重要的半导体材料，具有许多独特的物理特性和广泛的应用。
首先，砷化镓的晶体结构为非共价键结构，每个镓原子与四个砷原子形成化学键。
这种特殊的晶体结构决定了砷化镓具有较高的热稳定性和高载流子迁移率，使其在高频电子器件中具有广泛的应用。
此外，砷化镓的禁带宽度为1.4电子伏特，是硅的三倍左右，使其在高速和高频应用中有很大的优势。
其次，砷化镓具有优良的光电性质。
它能够吸收可见光和近红外光，因此在光电器件中有广泛的应用。
其中最重要的应用是太阳能电池和激光器。
砷化镓太阳能电池的效率高于硅太阳能电池，可以在较低的光强下产生更高的电压和电流。
此外，砷化镓激光器具有较窄的谱线宽度和高的单模输出功率，因此被广泛应用于光通信、光纤传感和材料加工等领域。
此外，砷化镓还具有很好的功率器件特性。
由于其高载流子迁移率和低饱和漂移速度，砷化镓能够制备出高速、高功率和低噪声的微波和毫米波器件。
例如，砷化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）被广泛应用于无线通信、雷达和导航系统等领域。
此外，砷化镓还可以用于制备高功率红外激光器和高效率的能量转换器件。
最后，砷化镓还具有一些特殊的物理特性。
例如，砷化镓是一种极佳的热电材料，可以将热能转换成电能或者将电能转换成冷却效应。
这种特性使得砷化镓在热电转换、冷却器和热传感器等领域有很大的应用潜力。
此外，砷化镓还具有较高的电子饱和漂移速度和较低的噪声系数，因此可以制备高频和低噪声的放大器和混频器。
总之，砷化镓是一种重要的半导体材料，具有许多独特的物理特性和广泛的应用。
其在高频电子器件、光电器件、功率器件和热电材料等领域都有重要的应用价值。
随着科学技术的不断发展，相信砷化镓材料将会在更多的领域展现出其独特的优势和潜力。
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无机半导体材料GaAs的结构、制备及应用
姓名：陈建春
年级：2008级应用物理（1）
学号：20084113
天津理工大学理学院
摘要：20世纪50年代，半导体器件的生产主要采用锗单晶材料，到了60年代，
由于硅单晶材料的性能远远超过锗，因而半导体硅得到了广泛的应用，在半导体材料中硅已经占据主导地位。
大规模集成电路的制造都是以硅单晶材料为主的，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体如砷化镓、磷化镓、锑化铟等也越来越受到人们的重视，特别是砷化镓具有硅、锗所不具备的能在高温度频下工作的优良特性，它还有更大的禁带宽度和电子迁移率，适合于制造微波体效应器件、高效红外发光二极管和半导体激光器，因而砷化镓是一种很有发展前途的半导体材料。
随着大规模集成电路制造工艺水平的提高，半导体化学的研究领域和对象也将不断地扩展。
砷化镓(GaAs)是Ⅲ-Ⅴ组化合物半导体中最重要、用途最广的半导体材料。
关键词：GaAs 结构性质制备应用
1. 引言
化合物半导体材料砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)是微电子和光电子的基础材料,而GaAs则是化合物半导体中最重要、用途最广泛的半导体材料,也是目前研究得最成熟、生产量大的化合物半导体材料。
由于GaAs具有电子迁移率高、禁带宽度大且为直接带隙,容易制成半绝缘材料、本征载流子浓度低、光电特性好、以及具有耐热、抗辐射性能好和对磁场敏感等优良特性。
用GaAs材料制作的器件频率响应好、速度快、工作温度高,能满足集成光电子的需要。
它是目前最重要的光电子材料,也是继硅材料之后最重要的微电子材料,它适合于制造高频、高速的器件和电路。
2. 基本结构原理[1]
GaAs是一种无机非线性光学材料，它的导带极小值位于k=0处，等能面是球形等能面。
导带底电子有效质量是各向同性的。
m e*=0.068m0。
由于这一导带底对应的能量水平较低，故相应的极值能谷称为下能谷。
与此同时，在[100]方向还存在另一极小值，能量比k=0的极小值高0.36eV。
由于它的能带曲率小，故对应的电子有效质量大，m e*=1.2m0，该导带的底部能量水平高，故称为上能谷。
GaAs的价带极值位于k=0处，而且也有两支在k=0重合。
有一支重空穴，一支轻空穴。
重空穴所在能带，空穴有效质量为(m p)h=0.45m0；轻空穴所在能带，空穴有效质量为(m p)l=0.082m0。
GaAs的能带结构有下述特点：
①GaAs导带极小值k=0处，价带极大值也在k=0处，为直接带隙型。
对GaAs来说，Eg=1.34eV, 因此GaAs中电子跃迁产生或吸收的光子波长λ=9×
102nm，光子的波失大致是q=7×104cm-1,而电子的波失k=2л/a。
对于GaAs，a=0.564nm，因此k≈108cm-1。
显然光子波失比电子波失小得多，可忽略不计。
这时
k´= k
k´为跃迁后电子的波失；k为跃迁前电子的波失；q为光子的波失。
这说明，电子吸收光子产生跃迁时，虽然电子能量增加，但波失仍保持不变。
因此在寻求新的发光材料时，一般总是优先选用直接跃迁型材料。
由于能带是直接跃迁型，故用它做发光器比较合适，但其发光波长在红外区。
②GaAs材料具有负阻特性。
这是因为GaAs在[100]方向上具有双能谷能带结构。
除k=0处导带有极小值外，在[100]方向边缘上存在着另一个比中心极小值仅高0.36eV的导带极小值。
因此电子可处于主、次两个能谷。
在室温下，主能谷中的电子很难跃迁到次能谷中去。
一旦外电场超过一定的阈值，电子就可能由迁移率大的主能谷转移到迁移率小的次能谷，从而出现电场增大、电流减小的负阻现象。
③GaAs和Ge、Si在300K时的禁带宽度E g分别为1.43eV、0.67eV、1.12eV,可见，GaAs比Ge、Si大得多，对晶体管而言，其工作温度的上限是与材料E g成正比的。
因此GaAs器件可在450℃下工作，而且禁带宽度使器件的击穿电压大，适于作功率器件。
此外,GaAs具有比Si大得多的电子迁移率，可用作高频和高速器件。
3. 应用研究[4]
GaAs的禁带宽度大,工作温度高,适合制作大功率器件。
由于电子迁移率高,有效质量小,用GaAs制作的半导体器件工作速度快,噪声很低。
GaAs在微波器件上也有广泛的应用,如耿氏二极管、肖特基二极管、变容二极管、隧道二极管、雪崩二极管等。
由于GaAs为直径带隙半导体,光电转换效率和发光效率都非常高,所以GaAs 适合于制作太阳能电池、发光二极管和半导体激光器。
GaAs的光吸收系数高,适合于制作红外探测器件。
另外, Ga是半导体材料而且还具有绝缘性质,这在半导体集成电路的集成技术上有很多方便之处,所以GaAs是集成电路制造中极有前途的半导体材料。
新型半导体材料GaAs广泛用于半导体激光器,其作用原理乃是基于电子和空穴的辐射复合现象。
GaAs作为半导体激光工作物质,其激励方式有结、电子束、光、雪崩击穿等。
优点是,体积小、重量轻、寿命长、结构简单等,特别适于飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用;缺点是激光性能受温度影响大。
[3] GaAs薄膜太阳能电池,优点质量轻,可制成大面积膜而且还可以弯曲,缺点是工艺复杂、质量不稳定、转换效率也不够高,η实际只有4.5%~8.0%。
[3]由GaAs制备的发光二极管具有发光效率高、低电压、小电流、低功耗、高速响应和高亮度等特性,易与晶体管和集成电路相匹配,用作固体显示器、讯号显示、文字数字显示等器件。
[5]
GaAs隧道二极管具有高迁移率和短寿命等特性,用于计算机开关时,速度快、时间短。
GaAs是制备场效应晶体管最合适的材料。
振荡频率目前已达数百千兆赫以上,主要用于微波及毫米波放大、振荡、调制和高速逻辑电路等方面。
[5] GaAs材料的应用不仅开创了硕果累累的光电时代,还将固体电子器件的工
作频率扩展到mm波和µm波频段。
GaAs材料的制备主要有从熔体中生长体单晶和外延生长薄层单晶等方法。
GaAs单晶的制备主要有水平布里奇曼法和液态密封法。
[2]
①水平布里奇曼法又叫横拉法.两温区HB法的加热炉分为低温炉与高温炉,它们分别供电、测温和控温.高温炉外部有一个开有观察孔的保温炉,它装在区熔传动机构上,可以左右移动。
反应室为圆柱形石英管,中间有石英隔窗,一端放有金刚砂打毛后清洗干净的石英舟,另一端则装砷。
为了使整个体系能保持有9×104Pa 的砷蒸气,装砷量要比按化学计量计算的量要多一些。
用横拉法生长GaAs单晶的主要问题是“粘舟”,即GaAs与石英舟粘在一起不易分开。
这可以通过将石英舟喷砂打毛,或将喷砂后的石英舟用Ga在1000~1100℃高温下处理10h.另外脱氧时真空度要高。
合成及拉晶时严格控制温度并防止Ga与As化学比的偏离来解决。
目前用这种方法可以拉制截面最大直径为75mm的GaAs单晶。
②液态密封法也称LEP或LEC法,它是在高压炉内,将欲拉制的化合物材料盛于石英坩埚中,上面覆盖一层透明而黏滞的惰性熔体,将整个化合物熔体密封起来,然后再在惰性熔体上充以一定压力的惰性气体,用此法来抑制化合物材料的离解,用这种方法技术可以拉制GaAs、InP、GaP等大直径单晶。
目前用这种方法可拉制出直径150mm,重达十几千克的GaAs单晶,无错位的GaAs单晶直径可达100mm。
GaAs单晶薄膜的制备主要是应用外延生长技术,包括液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化合物化学淀积(MOCVD),外延材料质量大大提高。
外延工艺是器件制作的关键工艺,可在单晶衬底上生长不同材料、不同薄膜厚度的单晶bm层。
[4]
GaAs外延工艺具有生长温度低、原料能得到有效提纯、杂质污染少、可控掺杂等特点,可以得到任意厚度、完整性好和均匀性好的外延片。
[5]
4. 结论
新型半导体材料GaAs的发展规律趋势是增大晶体直径,提高材料的电学和光学微区均匀性。
尽管GaAs材料也存在一些不利因素,如:材料熔点蒸气压高、组分难控制、单晶生长速度慢、材料机械强度弱、完整性差及价格昂贵等,然而其所具有的独特性能及在军事、民用和产业等领域的广泛用途,都极大的引起各国的高度重视,并投入大量资金进行开发和研究。
我国应随着我们的经济和国力的发展而加快该领域的发展,尽快赶上世界水平。
参考文献
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[5]殷景华，王雅珍.功能材料概论. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002。