1、第 7 章 III-V 族化合物的外延生长1、 解释：*MOVPE：金属有机物气相外延生长。*MBE：分子束外延生长。 （超高真空条件下，用分子束或原子束输运源进行外延生长）CBE：化学束外延生长。ALE：原子层外延。 （MLE 分子层外延）二步外延法：以蓝宝石为衬底，先用 MOPVE 法，在 550左右，先生长2025nm 厚的 GaN 缓冲层，然后升温到 1030 ，接着生长 GaN 外延层，称为二步外延法。双气流 MOVPE：用二组输入反应室的气路。一路为主气路，沿与衬底平行的方向输入反应气体。另一路为副气路，以高速度在垂直于衬底方向输入H2和 N2混合气体。副气路作用是改变主气流流向和
2、抑制生长 GaN 时的热对流。从而生长了具有高迁移率的 CaN 单晶层。2、 依据相图， LPE 生长 GaAs 时说明如何从 A 点开始外延生长。答：Ga 溶液组分为 CL1，当温度 T=TA时，他与 GaAs 衬底接触，此时 A点处于液相区，故它将溶掉 GaAs 衬底。GaAs 衬底被溶解后，溶液中 As量增大，A 点朝右移动至 A后，GaAs 才停止溶解，如组分 CL1的 Ga 溶液在温度 TB时与 GaAs 接触，这时溶液为饱和态，GaAs 将不溶解。降温后溶液变成过饱和，这时 GaAs 将析出并沉积在 GaAs 衬底上进行外延生长。3、 为什么从 70 年代初就对 GaN 开展了研究
3、工作 但一直进展缓慢？答：GaN 的熔点约为 2800，在这个温度下氮的蒸汽压可达 4.510E9Pa。即使在 1200-1500温度范围内生长，氮的压力仍然在 1.510E9Pa。由于 GaN 较高的离解压，很难得到大尺寸的 GaN 体单晶材料。并且 N在 Ga 溶液中的溶解度低于 1%，因此很难生长体单晶。由于得不到 GaN衬底材料，所以 GaN 只能进行异质外延生长。由于存在较大晶格失配和热失配，造 成的缺陷较多，限制了器件性能的提高。 （）4、 在生长 III-V 族化合物时指出 MBE、MOVPE 和 CBE 法使用的 III 族源及各自的生长机理。 （*比较）(*生长 GaAs 单
4、晶薄膜能采用的外延技术)答：III 族源：MBE：III 族原子或分子；MOVPE：III 族有机化合物；CBE：固态金属。*比较优劣：（综合评价）MBE：衬底温度低，减少热缺陷和杂质扩散；生长速度低，可精确控制；不在热平衡条件下进行，易于生长新材料；高真空条件下生长，易于观察研究。缺点：设备复杂昂贵，产量低，仅限于研究。MOPVE：可精确控制外延的生长；可生长异质和多层结构；易于产业化；设备不腐蚀，自掺杂较低。CBE：基本上综合了 MBE 与 MOVPE 技术的优点，特别适合于 MBE 难以生长的具有高蒸气压的磷化物材料。*生长机理：MBE：III 族元素以原子或分子束形式射向衬底，吸附晶化（脱附） 。MOVPE：MO 在气流中和衬底表面两处进行热分解的过程，在气流中分解生成的 III 族原子通过边界层扩散到达衬底表面。CBE：MO 只在衬底表面热分解，不存在边界层。5、 补充：目前 GaN 基半导体发光器件都是在大晶格失配衬底，如蓝宝石和碳化硅上制备的。气相外延生长（VPE）：通常把开始通入 AsCl3到 Ga 源表面布满 GaAs 壳为止的一段时间称为 Ga 饱和时间，这个过程叫镓饱和过程。MOVPE 生长 GaAs 的反应机理：以 AsH3和*TMG 为源外延生长的基本反应Ga(CH3)3(g)+AsH3(g)=GaAs(s)+3CH4(g)LPE：液相外延生长。
