In_xGa_(1-x)As/InP失配体系微结构研究

【摘要】三元化合物InGaAs是比较重要的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，它可以由InAs和GaAs两种材料以任何配比形成，晶格常数随组分近似为线性变化，可以从GaAs的0.5653nm增加到InAs的0.6058nm，截止波长分别为3.5μm和0.87μm，是制备短波红外探测器的理想的材料。InxGa1-xAs的In组分为0.53时，与InP衬底材料晶格匹配，因此可以制备出高质量的In0.53Ga0.47As外延材料。其探测器的截止波长约为1.7μm；如果将InGaAs探测截止波长由1.7μm延伸到2.5μm，出现了与InP衬底材料晶格不匹配的问题。由于晶格失配，出现异质界面和失配位错，材料缺陷密度高，严重影响了器件的性能，目前解决这个问题比较好的方法是在外延层与衬底之间插入缓冲层。因此，本文在InP衬底上，采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术，制备了不同生长条件的缓冲层和In0.82Ga0.18As外延层，利用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜等测试手段，对生长材料的表面形貌及内部微观结构进行了分析，研究了生长条件对表面形貌及界面结构的影响，探讨了位错缺陷的形成原因，确定了位错类型。结果表明：随着生长温度降低，外延层表面趋于光滑，缓冲层中的位错密度降低，并且界面处位错密度明显高于外延层；在In含量不大于0.82的情况下，随着In含量的增高，In0.82Ga0.18As外延层的表面质量越好；较厚的缓冲层上生长的In0.82Ga0.28As外延层位错密度较低。通过STEM图像以及位错的模拟图分析发现，InxGa1-xAs/InP（100）（x=0.82）异质结构中的位错，主要来自于失配应力和由此产生的位错运动；并且判断出异质结构中的位错，多数是60°位错和少量的Lomer位错，同时还存在堆垛层错。
【作者】李文萍；
【导师】郭作兴；
【作者基本信息】吉林大学，材料学，2014，硕士
【关键词】InxGa1-xAs；失配位错；缓冲层；金属有机物化学气相淀积；位错密度；

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