GaAs单晶

砷化镓单晶生长方法
水平布里奇曼HB 垂直布里奇曼VB 热壁法 水平梯度冷凝法HGF 垂直梯度冷凝法VGF 砷化镓单晶生长方法 液封切克劳斯基LEC 全液封切克劳斯基FEC
液体覆盖法
水平布里奇曼法HB
原理：将晶体所 用的材料装在一 定形状的坩埚中， 缓慢的在一个具 有一定温度梯度 的加热炉中移动， 在加热区域，坩 埚的材料被熔融， 当坩埚持续移动 时，坩埚某些部 分的温度先下降 到熔点以下，并 开始结晶，晶体 随坩埚移动而晶 体持续长大
优点：设备简单Fra Baidu bibliotek可制作 多种掺杂剂的不同电阻率 的单晶。
缺点：截面为D型，需滚 成圆形，造成浪费，由于 舟的污染，不能制备不掺 杂高纯半绝缘GaAs单晶。
垂直布里奇曼法VB
工艺过程： 1，熔化多晶料 2，生长时，坩埚底部 <100>方向的籽晶处于慢速 降温的温度梯度 3，调节化学计量比，在熔 体上方保持一定的As压 4，生长完毕时晶体慢速冷 却到室温。
GaAs单晶生长
肖龙飞 2016.10.27
砷化镓应用领域及市场
金属半导体场效应管MESFET
高电子迁移率晶体管HEMT 异质结双极晶体管HBT …… 半导体发光二极管LED
高阻半绝缘 砷化镓材料分类： 低阻半导体
太阳能电池 霍尔器件 ……
砷化镓属于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、硅之后非常重要的 半导体材料之一，并且迁移率高、禁带宽度大（1.43ev）、抗辐射等特点在微波器件和高速数字电路方面 得到重用应用。
垂直布里奇曼法VB
VB与VGF的基本原理相同，最 大的区别就是热场与坩埚相对 移动的方式不同。
VGF坩埚不移动，而是调节各温 度区的温度，VB是热场固定不 动，通过驱动坩埚进行移动 VB设备成本低
液封直拉法LEC
液态覆盖 剂封闭熔 体控制挥 发组分， 实现半导 体晶体生 长，主要 用于化合 物半导体 单晶生长
微缺陷：热点缺陷和杂质原子构成，存在两个阶段：1，固液交 界面下的熔体生长阶段。2，晶体拉出液封面冷却阶段。
GaAs晶体的后续加工
晶体长成后，进行热处理以消除应力及改善电学性质，然后，进行头尾切割、滚圆、定向切割、 倒角、研磨、抛光等精细加工，最终制作成抛光片
优点：单晶的纯度高，适 合制备非掺杂高纯半绝缘 GaAs单晶，晶体截面为圆 形 缺点：设备昂贵，单晶位 错高
几种工艺比较
砷化镓单晶缺陷
缺陷类型： 1，原生位错， 包括胞状结 构、滑移位 错和单个的 位错 2，快速退火 产生的滑移 位错 3，本证点缺 陷 4，复合体， 包括EL2、无 辐射复合中 心、富As沉积 等