【摘要】：鋅(Zn)是一種P型摻雜物質(zhì),其氣相擴散過程可廣泛應(yīng)用于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體(GaSb、GaAs、GaP、InAs等)的P型摻雜工藝,因此研究Zn在上述材料中的擴散規(guī)律對器件制造有重要幫助。然而在恒定表面Zn濃度的擴散情況下,Zn在Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體中的擴散曲線并不遵循余誤差函數(shù)分布,而是呈現(xiàn)出具有雙重擴散前沿的kink-and-tail形貌或單擴散前沿的box形貌。 我們研究了Zn在GaSb、GaAs和InAs這三種材料中的擴散規(guī)律。對于Zn在GaSb中的擴散,我們發(fā)現(xiàn)在擴散源中加入Ga元素可以遏制Zn擴散曲線中表面高濃度區(qū)域的產(chǎn)生,從而使Zn擴散曲線從kink-and-tail類型向box類型轉(zhuǎn)換;kink-and-tail曲線中以kink點為界限劃分出的表層與尾部區(qū)域都具有良好的生成規(guī)律,表層區(qū)域擴散率(D)與Zn濃度(C)的平方成正比,即D∝C2,尾部區(qū)域則有D∝C;box類型曲線的生成規(guī)律與kink-and-tail曲線尾部的生成規(guī)律是相同的,光致發(fā)光(PL)分析表明它們都具有代表Ga原子過剩的PL峰,證實了Zn在這兩個區(qū)域都是通過踢出晶格中Ga原子的kick-out方式進行擴散的。 Zn在GaAs中的擴散機理與在GaSb中的非常相似,而在InAs中的擴散機理卻有較大差別。無論是采用純Zn或者Zn-In合金作為擴散源,Zn在InAs中都生成box類型擴散曲線,其中以Zn-In合金作為擴散源生成的box曲線完全符合D∝C的關(guān)系,不會出現(xiàn)其它box曲線中極淺層區(qū)域存在的D∝C-2的現(xiàn)象。 基于擴散源中Ga原子可遏制Zn在GaSb中表面高濃度區(qū)域產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn),我們提出了采用Zn-Ga合金擴散源的密封式擴散法來制備GaSb紅外電池。傳統(tǒng)GaSb電池制備工藝都是采用以Zn-Sb合金作為擴散源的準密封式擴散法制備PN結(jié),生成的是具有表面高濃度擴散區(qū)域的kink-and-tail類型Zn曲線,需要將kink點之前的區(qū)域精確腐蝕掉以提高量子效率,然而對此百納米級區(qū)域進行精確腐蝕是非常困難的。我們采用Zn-Ga合金擴散源的密封式擴散法直接生成box類型曲線,并制備了GaSb紅外電池。該方法簡化了電池制備工藝,并且可以保持不同批次的電池電學輸出性能穩(wěn)定,有利于批量制備。
[Abstract]:Zinc (Zn) is a kind of P doped material. Its gas phase diffusion process can be widely used in the P type doping process of 鈪，

本文編號：2341720