金属化学气相外延.doc

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1、物的缺点是价格昂贵。③在图形衬底上或在聚焦离子中选择生长化合物半导体薄膜材料。选择外延是一种直接控制横向尺寸的外延方法。它可以在亚微米级水平上从实现典型的平面结构沉积至完成任意横向侧面沉积。MOVPE在本质上通常是平面结构生长的。但如果应用了卤化物为基的MO源，例如(CZHS)GaCI和(CZHS)ZAICI，则可以进行广阔的生长条件范围内的GaAs和GaAIAs的选择外延。这样形成的小面积、亚微米的选择异质结构表明，它是选择外延在横向限定生长结构中最早应用的。③利用应变层在超出晶格匹配的体系中扩大外延材料的生长和应用。这方面原子层外延(ALE)是制备应变层超晶格(SLS)结

2、构的有力手段，因为ALE可以被逐层生长模型的自限制机理控制为单原子层生长。④生长新的化合物材料体系，例如GalnAssb和GaAIA息Sb，InAssb，GalnP和AIGalnP，GaN和AIN，SIGe，Znse和CdZnTe/ZnTe以及HgCdTe/CdTe等。此外，MOVPE也用于试制高温超导薄膜。由于MOVPE和LPE一样，需要足够的相图，溶解度和要求与衬底的晶格匹配，因此MOVPE的高温超导薄膜生长过程比较复杂，使之只获得部分的成功。MOVPE生长高温超导薄膜的质量较高和生长速率较快。今后在这方面尚需改进MOVPE技术，优化MO源和了解MO源的分解和表面反应等。

3、在MOVPE材料制成的新器件中，主要有面发光激光器、短波长(0.62一0.67召m)的GalnP/GaAllnP发光管和激光器、应变量子阱激光器和量子阱红外探测器等。(彰瑞伍)表l几种主要VPE的比较┌───┬───────────┬───────────┐│方法│优点│缺点│├───┼───────────┼───────────┤│CLVPE│简单│不能制备含AI化合物，│││高纯度│制备Sb化物困难;)││││20人的界面宽度源有毒性││││如AsC13│├───┼───────────┼───────────┤│HVPE│已发展为生产规模│不能制备Al化物，制备│││

4、│sb化物困难;源有毒性，││││如AsH3等;界面为梯││││度;复杂的反应管和复杂││││过程;控制困难’│├───┼───────────┼───────────┤│MOVPE│操作灵活性和可变性│源的价格贵│││界面突变，可制作微结构│源的毒性大、│││材料，界面复合速率低││││可以选择外延││││外延层均匀，具生产规模││││反应器较简单││└───┴───────────┴───────────┘MOCVD设备的改进主要是为了获得大面积和高均匀性的外延材料。已提出使用多通道气体注入器组成的大面积入口装置和径向流的平面反应器等。垂直MOCVD设备中使用的多通道气体

5、注入器的装置简图见图1氢化物载流氢┌───────┐│多通道气体开关│└───────┘┌─┬─┬─┬─┬─┐│_3│2│l│2│3│└─┴─┴─┴─┴─┘┌───────────┐│支座│└───────────┘图l多通道注入器的垂直式MOCVD装置示意图示为多通道气体注入器的截面，按注入器的径向位置分为3组。已用这种装置生长了单片、多片和不同组分的InGaAs。其厚度均匀性对2寸圆片为士1%;3寸圆片为士2%;3片2寸圆片为士3%。光致发光谱(PL)波长的标准偏差为1.5至4nm，晶格失配对单片或多片都为士100ppm。这些说明GalnAs的组分也是均匀的。为了抑制m一

6、V/si体系材料外延层的微裂现象，己采用反应器的MOCVD系统(图2)。在该系统中，一个反应室用作衬底Si的表面处理，另一个反应室用作生长外延层。已生长的AIAs/GaAs低温缓冲层(LTB)覆盖在Si表面上比一般的GaAs低温缓冲层更有效，块状缺陷密度显著减少，并获得了没有裂缝的GaAs/Si材料其中GaAs厚度超过5尽m。┌───┐│气体输│┌───────┐│送系统││〕J」控加漆统│└───┘│排气│└───────┘┌─────┐│「三亘竺曰│├─────┤│样品室2││昌_昌│└─────┘┌──┐│TMP│└──┘图2双反应室MOCVD系统发展现状及趋向在商售的

7、MOVPE设备中已制备多种优质材料，以GaAs/GaAIAs为例的性能见表2。可见这种设备已达到相当高水平。表2GaAs/GaAIAs的性能升万一MOVPE材料的研究，20世纪60年代末集中在GaAs的同质外延方面，70年代为GaAs和GaAIAs的同质和异质外延，80年代初开始nl一V族多元化合物和11一VI族化合物外延。90年代MOVPE111一V/VI结构、n一砚/m一V复合材料、超晶格和原子层材料受到普遍重视。虽然至今用MOVPE法已制成了传统VPE、LPE和MBE等方法所制得的各种材料，但发展