InP材料作為直接帶隙半導(dǎo)體,在太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率和抗輻射性能等方面都優(yōu)于已具備成熟制備技術(shù)的GaAs材料。近年來(lái),很多科學(xué)家都在InP材料上做了很多研究,但I(xiàn)nP材料機(jī)械強(qiáng)度極差并且價(jià)格昂貴,想要獲得大尺寸InP非常艱難。GaAs材料是目前為止應(yīng)用最廣泛的二元III-V族化合物半導(dǎo)體材料,其制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)成熟,性能優(yōu)越,單結(jié)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高。如果能在GaAs片層上生長(zhǎng)一層InP薄膜,就可以取長(zhǎng)補(bǔ)短,解決InP存在的問(wèn)題,發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)。然而,InP/GaAs異質(zhì)結(jié)之間存在高達(dá)4%的晶格失配,異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)大量的線位錯(cuò)和界面位錯(cuò)就會(huì)產(chǎn)生。這已成為實(shí)現(xiàn)InP/GaAs異質(zhì)外延生長(zhǎng)的最主要的障礙。因此開展在GaAs基底上低溫直接生長(zhǎng)InP外延層的工作,明確InP外延層中位錯(cuò)的產(chǎn)生和分布情況,探討位錯(cuò)與生長(zhǎng)條件和后續(xù)處理的關(guān)系,對(duì)以后InP/GaAs材料的發(fā)展具有重要的意義。本文采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)（MOCVD）,在GaAs基底上低溫直接生長(zhǎng)了InP外延層,并針對(duì)低溫生長(zhǎng)樣品進(jìn)行了不同溫度退火、電場(chǎng)作用下退火和真空退火處理。利用原子力顯微鏡、拉曼光譜、XRD、DCXRD和... 

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閃鋅礦結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 薄膜材料生長(zhǎng)模式示意圖：(a) 單層生長(zhǎng)模式；(b) 島狀生長(zhǎng)模式；(c) 層島生長(zhǎng)模式Fig. 1.2 Growth mode of thin film materials: (a) Frank-VanderMerwe; (b) Volmer-Weber(c) Stranski-Krastanov1.6 InP/GaAs 薄膜材料中的缺陷InP/GaAs 異質(zhì)半導(dǎo)體薄膜在外延生長(zhǎng)時(shí)由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)以及晶格常數(shù)的不同引入應(yīng)變，出現(xiàn)缺陷。其中，由晶格常數(shù)不同引起的應(yīng)變稱為錯(cuò)配應(yīng)變，由熱膨脹系數(shù)不同引起的應(yīng)變稱為熱應(yīng)變。應(yīng)變的產(chǎn)生不僅會(huì)對(duì)薄膜生長(zhǎng)模式有所影響還會(huì)在界面處引入錯(cuò)配位錯(cuò)、穿透基底和外延層的穿透位錯(cuò)以及其他的晶體缺陷。而缺陷的產(chǎn)生會(huì)使半導(dǎo)體薄膜的性能降低，因此，為了減少缺陷，了解缺陷的形成過(guò)程是很必要的。薄膜厚度很小時(shí)基底與薄膜完全共格，InP 材料的晶格常數(shù)大于 GaAs 的晶格常

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文P 和 GaAs 的熱膨脹系數(shù)。從圖中可以看到，ae>as，InP 薄膜在橫向在生長(zhǎng)界面上受張應(yīng)力。在臨界薄膜厚度下，薄膜晶格常數(shù) a⊥保持薄膜材料的晶格常數(shù) abulk，當(dāng)薄膜厚度 h 超過(guò)了 hc應(yīng)變會(huì)逐漸松弛隨著薄膜厚度的增加而減少。當(dāng)薄膜厚度較大時(shí)，應(yīng)變基本松弛，降脹系數(shù) αe<αs的影響，厚膜中 a⊥大于大塊材料的晶格常數(shù)。

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