采用原位磷注入法合成了不同化學(xué)配比的磷化銦(InP)多晶。分析了熔體溫度、磷泡壓力和環(huán)境壓力對合成速率的影響;對不同化學(xué)配比的多晶樣品進行霍爾測試和輝光放電質(zhì)譜(GDMS)測試,分析了影響InP多晶純度的因素。結(jié)果表明,合成時熔體溫度為1 353～1 370 K時,熔體呈富磷或者化學(xué)配比狀態(tài),熔體溫度高于1 370 K或低于1 353 K時,熔體呈富銦狀態(tài);合成過程中,通過調(diào)節(jié)源爐升溫的速度來控制磷泡內(nèi)壓力與環(huán)境壓力,避免熔體倒吸堵住注入口引起炸泡,并最大程度地減少磷的損失;合成時熔體溫度高于1 370 K會造成合成的多晶呈富銦狀態(tài)、合成時間較長,且石英坩堝中的Si元素長時間在高溫下會對熔體造成沾污,從而降低多晶純度。

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【部分圖文】：

圖2合成過程中InP熔體液面上升高度擬合曲線

圖1合成過程中的鼓泡現(xiàn)象磷泡中的紅磷氣化前,固態(tài)紅磷間隙中充滿惰性氣體。在合成前期,源爐加熱使固態(tài)磷氣化,磷蒸氣與惰性氣體通過注入口進入熔體中,大部分的磷蒸氣被銦熔體吸收,冒出的氣泡主要為惰性氣體氣泡,但由于前期磷泡加熱時間短,磷泡內(nèi)熱量少,無法氣化足夠的磷,因此磷注入量較少,....

圖1合成過程中的鼓泡現(xiàn)象

合成過程中通過高溫監(jiān)控系統(tǒng)將爐體內(nèi)的圖像傳送到高清顯示器上,圖1所示為合成過程中的鼓泡現(xiàn)象。在5次合成過程中,分別記錄熔體液面隨合成時間(t)的變化,每隔10min記錄熔體液面上升的高度(H),擬合得到曲線如圖2所示。合成前期(前20min)和后期(后20min)液面高度上....

圖3熔體溫度與InP多晶的rIn∶P關(guān)系

為了研究熔體溫度與合成速率的關(guān)系,本文采用不同的熔體溫度進行InP多晶合成。用合成完成后InP多晶中銦與磷物質(zhì)的量之比(rIn∶P)來表征合成速率,rIn∶P越小,合成速率越大,不同熔體溫度(T)與InP多晶的rIn∶P關(guān)系曲線如圖3所示,rIn∶P>1的多晶為富銦InP,rIn....

圖4原位磷注入法合成InP示意圖

InP在熔點溫度(1335K)的離解壓為2.75MPa[14-15],從理論上講,只要環(huán)境壓力大于其離解壓就可以抑制磷的揮發(fā)。但實際上由于高壓單晶爐結(jié)構(gòu)為球形,爐內(nèi)空余空間比較多,造成合成過程中爐內(nèi)對流較強,而且坩堝內(nèi)熔體也有對流,溫度的起伏較大。為了充分抑制磷的揮發(fā),環(huán)境....

本文編號：3982110