黄子鹏 ,杨瑞霞 ,孙聂枫 ,王书杰 ,陈春梅

(1.河北工业大学 电子信息工程学院,天津 300401;2.中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051;3.中国电子科技南湖研究院,浙江 嘉兴 314051)

磷化铟(InP)晶体具有高电子饱和速率和直接带隙,可以形成多种相关多元化合物,在光电子器件、高频电子器件、集成电路和光电集成等领域[1-3]得到了广泛的应用。InP 基高速电子器件和集成电路一般以半绝缘(SI)InP 晶体为衬底材料,非故意掺杂LECInP 通常呈n 型导电特性,电子浓度为n×1015cm-3,这是由于晶体中存在n×1015cm-3浓度范围内的VIn与氢(H)的络合体缺陷(VInH4),该缺陷呈现浅施主特性。为获得半绝缘特性的LEC-InP 晶体,通常采用掺铁(Fe)的方法。Fe 在InP 中占据铟位成为受主杂质,引入在导带底之下0.64 eV 左右的深受主能级FeIn,用其补偿施主杂质,从而获得半绝缘特性,需要的Fe 受主浓度通常在1016cm-3左右。

由于Fe 的分凝系数很小,约为1.6×10-3[4],加之Fe 激活效率(成为受主的Fe 杂质浓度与Fe 总浓度之比)较低(与生长条件、掺Fe 量等有关),因此初始熔体中需要掺入超过1×1019cm-3的Fe 杂质浓度。同时,如此小的分凝系数会导致Fe 的偏析严重,晶体尾部出现与Fe 有关的沉淀,严重影响晶体质量,以其为衬底的外延生长过程中高浓度的Fe 外扩散还会严重影响外延层特性。因此,需要降低SI-InP 中的掺Fe 浓度。为了降低Fe 的掺杂浓度,一个重要的途径是提高Fe 占据铟位成为深受主(FeIn)的激活效率。为此,国内外研究人员对掺Fe InP 单晶中Fe 激活效率方面开展了相关研究。Fornari 等[5]研究了Fe激活效率与拉晶速率之……