InP/GaAs异质外延研究：低温InGaP缓冲层的位错与应变分析

"InP/GaAs异质外延低温InGaP组分渐变缓冲层中的位错和应变研究" 这篇论文主要探讨了在InP/GaAs异质外延过程中，如何通过低温InGaP组分渐变缓冲层来优化外延层的晶体质量和减少位错密度的问题。异质外延是半导体技术中一个重要的工艺，它允许在不同的半导体材料之间生长单晶层，以克服材料间的晶格失配，扩大器件的工作范围。对于InP/GaAs系统，由于两者之间约4%的晶格失配，直接外延会导致大量位错的产生，这些位错会严重影响器件性能。 论文作者刘红兵利用低温GaAs和低温组分渐变InxGa1-xP作为缓冲层，这种策略旨在通过逐渐改变InGaP的In组分，缓解晶格失配带来的应力，从而降低位错密度。低温生长技术有助于减少位错的形成，低压金属有机化学气相外延（LP-MOCVD）是一种精密的外延方法，能在较低温度下实现高质量的薄膜生长。 在实验中，InxGa1-xP组分渐变缓冲层在450摄氏度下生长500秒，厚度约为250纳米，随后生长了1.2微米厚的InP外延层。双晶X射线衍射(DCXRD)测量结果显示，InP外延层的(004)晶面ω-2θ扫描和ω扫描的半高全宽分别为380.5弧秒和446.2弧秒，这表明了较高的晶体质量。通过计算得到穿透位错密度ρt为7.2×108cm-2，这是一个相对较低的值，意味着位错控制效果较好。 进一步，研究者在InP/GaAs外延层中插入了48纳米厚的In0.53Ga0.47As层，并进行室温光致发光(PL)谱测试。PL谱的中心波长为1643nm，半高全宽为60meV，这通常与材料的光学性质和缺陷密度有关，此处的窄峰宽度可能暗示了低缺陷密度和优良的光学性能。 论文的关键字包括异质外延、InP/GaAs、低压MOCVD、组分渐变缓冲层和InxGa1-xP，这些关键词突出了研究的核心技术和关注点。论文的研究工作对于提高InP/GaAs异质外延层的质量，特别是减少位错和应变，以及促进光电集成(OEIC)的发展具有重要意义。通过这种优化的外延方法，可以期望在降低成本的同时提升InP基光电子器件的性能，实现更高效的光通信和高速电子应用。