采用快速原位磷注入法合成InP熔體,采用液封直拉(LEC)法生長了摻Fe半絕緣InP單晶。利用光熒光譜技術、近紅外吸收測量和非接觸式電阻率測試系統(tǒng)研究了晶體中Fe雜質的分布特性。測試結果表明,在垂直晶錠生長方向切下的(100)InP晶片中,Fe雜質濃度分布一般呈環(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雜質濃度呈條狀分布。這種條狀的Fe雜質濃度分布特征與晶體生長過程中熔體的對流形成的渦胞形狀和渦流方向有關。因此,固液界面并不是影響Fe雜質濃度分布的唯一因素,熔體中渦流對Fe雜質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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【部分圖文】：

圖1典型情況下光熒光譜的峰值強度圖和積分強度圖

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

圖3InP樣品中樣點E處吸收系數(shù)

式中L為樣品厚度。根據(jù)式(3)計算可以確定取樣點處的吸收系數(shù),測量結果如圖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摻雜效應引起的[18]。表1為波長1000nm紅外光下InP樣品不同樣點處的Fe受主濃度。由表1可知,A和D樣點....

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雜質濃度較低,而兩側區(qū)域的電阻率較高,說明Fe雜質濃度較高,這與圖2(a)中光熒光測量結果一致,這進一步證明了光熒光測量中Fe雜質濃度分布結果。根據(jù)生長條件的設置,使得生....

圖2實際情況下光熒光譜的峰值強度圖和積分強度圖

但實際Fe雜質濃度分布十分復雜,會受到其他因素影響。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)光強度約為0.134,發(fā)光強度較強,說明Fe雜質濃度較低;晶片的兩側區(qū)域呈藍色,平均發(fā)光強....

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