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LEC砷化镓单晶生长技术

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第一章砷化镓应用领域及市场需求

1.1砷化镓应用领域概述

1.2砷化镓在微电子领域的应用及市场现状

1.2.1无线通信市场需求

1.2.2光通讯市场需求

1.2.3无线局域网(WLAN)市场需求

1.2.4汽车电子产品市场需求

1.2.5军事电子产品市场需求

1.3砷化镓在光电子领域的应用及市场现状

1.3.1砷化镓在LED方面的需求市场

1.3.2我国LED的主要生产厂家情况

1.3.3砷化镓在LD方面的需求市场

1.4砷化镓在光学方面的应用

第二章砷化镓单晶生长方法概述

2.1水平布里奇曼HB单晶生长方法

2.2垂直布里奇曼VB或VGF单晶生长方法

2.3液封切克劳斯基LEC单晶生长方法

2.4蒸汽压控制切克劳斯基VCZ单晶生长方法

2.5半绝缘砷化镓单晶不同生长方法对比

第三章LEC生长坩埚外形设计和坩埚处理技术

3.1石英坩埚性质

3.1.1石英的受热性能

3.1.2石英玻璃的化学性能

3.1.3石英玻璃的电气性能

3.1.4离子扩散及透气性

3.2石英坩埚设计和处理

3.2.1石英坩埚设计

3.2.2石英坩埚处理

3.2.3石英坩埚使用中注意事项

3.3热解氮化硼(PBN)坩埚的性质

3.3.1 PBN物理性能

3.3.2 PBN热学性质

3.3.3 PBN化学性质

3.3.4 PBN的电学参数

3.4 PBN坩埚的设计和处理

3.4.1 PBN坩埚外形的设计

3.4.2 PBN坩埚处理

3.4.3 PBN坩埚使用过程中注意事项

第四章氧化硼脱水技术

4.1氧化硼性质

4.2氧化硼脱水技术

4.2.1脱水设备要求

4.2.2氧化硼脱水过程

4.2.4脱水氧化硼的封装

4.3氧化硼脱水注意事项

4.4氧化硼中水含量测量

第五章晶体定向、籽晶加工和安装技术

5.1解理法定向

5.2图像法定向

5.3 X射线定向

5.3.1 X射线定向基本原理

5.3.2 X射线定向有两种方法

5.3.3砷化镓(100)晶面布拉格衍射角的计算

5.4砷化镓籽晶加工

5.5籽晶的安装技术

5.5.1钼和石墨的性质

5.5.2籽晶夹头的设计外形和安装

第六章砷化镓多晶合成技术

6.1镓元素性质及提纯方法

6.1.1镓元素性质

6.1.2镓的提纯方法

6.2砷元素性质及提纯方法

6.2.1砷元素的物理化学性质

6.2.2单质砷的制备方法

6.2.3高纯砷的提纯方法

6.3砷化镓多晶水平布里奇曼法合成法

6.4砷化镓多晶砷注入合成

6.5砷化镓多晶高压原位合成法

6.6砷化镓多晶无液封高压合成法

6.6.1砷化镓无液封合成多晶具体方法

6.6.2砷化镓多晶合成结果与分析

第七章砷化镓LEC生长技术

7.1砷化镓晶体生长热场设计

7.2直拉生长基本理论

7.2.1砷化镓晶体生长界面热传输

7.2.2晶体的极限生长速率

7.2.3边界层理论

7.2.4溶质分凝

7.2.5组分过冷的临界条件

7.2.6晶体旋转对直径影响的定性讨论

7.3 LEC砷化镓晶体生长控制

7.3.1 LEC砷化镓晶体生长多晶形成机理

7.3.2 LEC砷化镓生长交界面形状调整

7.3.3砷化镓生长条纹

7.4砷化镓LEC生长技巧

7.4.1装料过程

7.4.2升温、合成、化料过程

7.4.3引晶

7.4.4放肩

7.4.5收肩

7.4.6等径生长

7.4.7收尾

7.4.8晶体离开氧化硼

7.4.9降温

7.4.10拆炉取单晶,清洁炉体

7.5掺杂砷化镓单晶生长

7.5.1砷化镓晶体中的各种杂质

7.5.2砷化镓中的杂质的固溶度

7.5.3杂质在GaAs中的分凝系数

7.5.4掺杂理论计算公式

第八章砷化镓单晶缺陷控制技术

8.1点缺陷的形成机理

8.2微缺陷的形成过程

8.3 GaAs单晶中的位错的形成机理

8.3.1位错的概念

8.3.2位错的类型

8.3.4单晶中位错的增殖

8.3.5 GaAs晶体中位错产生的原因

8.3.6 LEC砷化镓生长降低位错的措施

8.4 LEC砷化镓位错的分布

8.5各种晶向的位错形貌

8.5.1晶锭取样

8.5.2制备试样

8.5.3位错腐蚀

8.5.4位错计数

第九章提高LEC砷化镓晶体电学性能均匀性技术

9.1 GaAs晶体的半绝缘性

9.2电子迁移率的定义

9.3电阻率ρ的定义

9.4材料电阻率与器件特性

9.5提高砷化镓材料电学性能均匀性

9.5.1电阻率均匀性的控制理论

9.5.2优化工艺生长参数提高晶体成晶率和晶体的均匀性

9.5.3提高砷化镓晶体轴向电学性能均匀性

9.6提高砷化镓晶体之间批次一致性

第十章砷化镓晶体热处理技术

10.1砷化镓晶体不均匀根本原因

10.2晶体热处理机制

10.3砷化镓晶体热处理方法

第十一章砷化镓晶体测试技术

11.1砷化镓晶体参数测试标准或方法

11.2检测方法

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢

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摘要

在20世纪90年代,GaAs基微电子学已经达到了成熟规模化生产水平。把半绝缘砷化镓晶片从实验室范围发展到市场导向的规模生产已变成可能。较低的晶片价格是器件生产转变的主要驱使力,这种转变伴随增加晶片直径需求和精确剪裁器件相应的器具,允许既能用于离子注入又能用于外延生长的器件生产技术。GaAs晶片的生长厂商面临通过减少生产成本来降低晶片价格。
   采取LEC法或VB工艺生产出直径150mm的半绝缘GaAs晶体,现在LEC生长的半绝缘砷化镓晶体市场份额占大约50%,由于外延工艺优选低位错密度的GaAs,预期LEC砷化镓的市场份额将进一步减少。
   最近十年,半绝缘砷化镓单晶LEC生长取得进步,通过详细表述两个关键问题举例说明这种进步。一个是通过先进的计算机模拟设计炉体,另一个通过复杂反应系统中的热化学分析和开发一分凝模型控制碳。
   GaAs单晶热处理为了释放应力,通过多步晶体热处理,调整EL2浓度和改善电学参数不均匀性。多步晶体热处理包括高温(大约1100℃)均匀过程,再快速降温到中温阶段(典型850℃),然后慢速降温到室温。
   本文介绍了砷化镓器件应用领域及市场需求。总结了砷化镓单晶生长方法,坩埚外形设计和坩埚处理技术,氧化硼脱水技术,籽晶加工和安装技术,砷化镓多晶合成技术,砷化镓单晶LEC生长技术,砷化镓单晶缺陷控制技术,提高砷化镓晶体电学性能均匀性技术,砷化镓晶体热处理技术,砷化镓晶体测试技术。

著录项

  • 作者

    周春锋;

  • 作者单位

    天津大学;

  • 授予单位 天津大学;
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 梁惠来,赖占平;
  • 年度 2008
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TN304.23;
  • 关键词

    砷化镓; 晶体生长; LEC法; 缺陷控制;

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