目的:ⅢⅤ價化合物半導體如砷化鋁鎵/砷化鎵等由於近年來微電子、光電及微波工 業的迅速發展,已經成為眾所矚目的焦點。我們以有機金屬氣相磊晶法成長砷化鋁鎵 /砷化鎵磊晶,並研究其特性。另外,我們嘗試薄層成長,並研究介面現象以及短時 間之成長效應。 方法:以改良後之系統做砷化鋁鎵/砷化鎵磊晶,藉Van der Pauw、X 光繞射儀、掃 描式電子顯微鏡、EDAX、光激放光、光學吸收等方法研究在不同成長條件及參數下所 獲得之磊晶層特性諸如均勻度(Uniformity)、表面形態(Morphology)、結晶狀態 成長速率、鋁之莫耳分率(X值)、載子濃度、移動率、殘餘(或背景)雜質(Resid ual Impurity),與放光頻譜、光學吸收頻譜等,以提供將來製作元件之參考。另外 ,以新系統開始嘗試薄層成長,以界面陡峭度之提高(除去漸變)與量子井尺度為目 標,採取不同溫度,不同層間氫氣清滌時間,降低反應器內氣體源分壓等方法成長多 層量子井和超疊晶格結構,經由橫截面穿透式電子顯微鏡(XTEM)分析其結果。 內容與結果:在磊晶層性質方面,我們發現,TMA 在650℃之前,分解較TMG 不完 全,故若採低溫成長,X 值將比同樣其它條件之高溫成長樣本低,必須重新校正。在 鋁和鎵的併入效率上,文獻中所記載,鎵的併入較之鋁的效率低,我們在實驗數據中 亦發現這樣的現象,因此,長後之樣本X 值比反應室中鋁佔Ⅲ價氣體的分壓為高。但 在鋁流量加大後,在X 值約0.5處,Ga/A1的併入比已趨近於1。成長所得樣本 多半放光特性良好,顯示無太多的非輻射性中心,此可歸於系統中水氣和氧濃度的有 效監控和抑低。 在薄層成長方面,我們發現,將三元化合物長在二元化合物上時(如本實驗為砷化鋁 鎵/砷化鎵),可在界面觀察到明顯的漸變現象。為了證明三元/二元界面漸變是由 於在成長三元/二元材料時,起始成長(initial growth)了二元材料,我們比較了 三元/二元和二元/二元成長結果,並在後者的實驗中加長清滌時間,加大氫化砷流 量得到如所推論之結果,不管是AlAs/GaAs或GaAs/AlAs皆可以得到低於20°A 的 界面漸變。
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