采用快速原位磷注入法合成InP熔體,采用液封直拉(LEC)法生長(zhǎng)了摻Fe半絕緣InP單晶。利用光熒光譜技術(shù)、近紅外吸收測(cè)量和非接觸式電阻率測(cè)試系統(tǒng)研究了晶體中Fe雜質(zhì)的分布特性。測(cè)試結(jié)果表明,在垂直晶錠生長(zhǎng)方向切下的(100)InP晶片中,Fe雜質(zhì)濃度分布一般呈環(huán)狀,從樣品中心部位到邊緣部位Fe雜質(zhì)濃度逐漸升高,這是由于晶體拉制過程中,固液界面為凸向熔體形狀所致。但在有些(100)InP樣品中,Fe雜質(zhì)濃度呈條狀分布。這種條狀的Fe雜質(zhì)濃度分布特征與晶體生長(zhǎng)過程中熔體的對(duì)流形成的渦胞形狀和渦流方向有關(guān)。因此,固液界面并不是影響Fe雜質(zhì)濃度分布的唯一因素,熔體中渦流對(duì)Fe雜質(zhì)濃度分布的影響是拉制摻Fe InP單晶工藝中需要考慮的重要因素之一。

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圖1典型情況下光熒光譜的峰值強(qiáng)度圖和積分強(qiáng)度圖

圖1是典型情況下?lián)紽eInP的光熒光譜峰值強(qiáng)度圖和積分強(qiáng)度圖。由圖1(a)可知,整片的平均發(fā)光強(qiáng)度為0.939,邊緣區(qū)域整體呈淺藍(lán)色,平均發(fā)光強(qiáng)度約為0.863,發(fā)光強(qiáng)度較弱,對(duì)應(yīng)著Fe雜質(zhì)濃度較高;中心區(qū)域整體呈淺紅色,平均發(fā)光強(qiáng)度約為1.079,發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng),對(duì)應(yīng)著Fe雜質(zhì)....

圖3InP樣品中樣點(diǎn)E處吸收系數(shù)

式中L為樣品厚度。根據(jù)式(3)計(jì)算可以確定取樣點(diǎn)處的吸收系數(shù),測(cè)量結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,樣品的吸收邊為緩變的,而不是非摻雜樣品所呈現(xiàn)的銳利吸收邊,這是由于Fe摻雜效應(yīng)引起的[18]。表1為波長(zhǎng)1000nm紅外光下InP樣品不同樣點(diǎn)處的Fe受主濃度。由表1可知,A和D樣點(diǎn)....

圖4InP樣品的非接觸式電阻率分布圖

圖4為樣品的非接觸式電阻率分布圖。由圖4可知,樣品的電阻率徑向分布不均勻,沿直徑條狀區(qū)域的電阻率較低,說明Fe雜質(zhì)濃度較低,而兩側(cè)區(qū)域的電阻率較高,說明Fe雜質(zhì)濃度較高,這與圖2(a)中光熒光測(cè)量結(jié)果一致,這進(jìn)一步證明了光熒光測(cè)量中Fe雜質(zhì)濃度分布結(jié)果。根據(jù)生長(zhǎng)條件的設(shè)置,使得生....

圖2實(shí)際情況下光熒光譜的峰值強(qiáng)度圖和積分強(qiáng)度圖

但實(shí)際Fe雜質(zhì)濃度分布十分復(fù)雜,會(huì)受到其他因素影響。圖2是一種與通常情況不同的熒光分布特征圖。由圖2(a)可知,整片的平均發(fā)光強(qiáng)度為0.075,晶片沿徑向條狀區(qū)域呈淺紅色與淺綠色相間,平均發(fā)光強(qiáng)度約為0.134,發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng),說明Fe雜質(zhì)濃度較低;晶片的兩側(cè)區(qū)域呈藍(lán)色,平均發(fā)光強(qiáng)....

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