研究目的
研究正负失配体系中InxGa1-xAs/InP异质结的表面形貌与位错关系。
研究成果
研究表明,在InxGa1-xAs/InP体系中,负失配相比正失配对表面形貌和位错密度的影响更为严重,这是由于界面无序度增加以及位错更易从衬底迁移所致。该研究阐明了缓冲层在降低失配和位错方面的作用机制,指出当失配不可避免时,正失配条件更有利于生长高质量外延层。
研究不足
该研究仅限于特定的铟含量和生长条件;未广泛探讨不同生长温度或压力的影响。使用昂贵且易碎的磷化铟衬底可能限制实际应用。分析依赖于应力与位错计算模型中的某些假设。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在InP(100)衬底上生长不同铟组分(x=0.16、0.28、0.53、0.72、0.82)的InxGa1-xAs外延层,以探究晶格失配对表面形貌和位错密度的影响。表征技术包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱及霍尔效应测量。
2:82)的InxGa1-xAs外延层,以探究晶格失配对表面形貌和位错密度的影响。表征技术包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱及霍尔效应测量。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品按表1所列特定铟组分制备,使用InP(100)衬底。通过多种分析仪器采集这些样品的数据。
3:实验设备与材料清单:
所用设备:MOCVD系统(AIXTRON 200/4)、AFM(Multimode 8)、SEM(EVO-18,蔡司)、XRD(D8布鲁克高分辨率X射线衍射仪)、TEM(JEM-2100F,日本电子)、离子抛光系统(徕卡RES101)、拉曼光谱仪(UV-堀?。⒒舳馐砸牵↙ake-7704A)。材料:三甲基铟(TMIn)、三甲基镓(TMGa)、氢气中的砷烷(AsH3)、钯扩散氢载气、InP衬底。
4:4)、AFM(Multimode 8)、SEM(EVO-18,蔡司)、XRD(D8布鲁克高分辨率X射线衍射仪)、TEM(JEM-2100F,日本电子)、离子抛光系统(徕卡RES101)、拉曼光谱仪(UV-堀场)、霍尔测试仪(Lake-7704A)。材料:
4. 实验步骤与操作流程:外延层生长温度为530°C,反应器压力为2×10^3 Pa,总流量为6650 ml/min。通过形貌(AFM、SEM)、晶体质量(XRD摇摆曲线)、位错密度(TEM)、残余应力(拉曼光谱)和电学性能(霍尔效应)对样品进行表征。截面TEM样品通过减薄和离子铣削制备。
5:3)、钯扩散氢载气、InP衬底。 实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:根据特定公式从XRD摇摆曲线半高宽(FWHM)计算位错密度。利用提供的方程从拉曼位移测量推导残余应力。从AFM数据分析表面粗糙度。基于实验测量对载流子浓度等参数进行统计分析。
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MOCVD System
AIXTRON 200/4
AIXTRON
Used for growing InxGa1-xAs epitaxial layers on InP substrates.
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Scanning Electron Microscope
EVO-18
Zeiss
Used to observe the surface topography of samples.
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X-ray Diffractometer
D8 Bruker high-resolution
Bruker
Used to measure full width at half maximum from X-ray rocking curves for crystalline quality analysis.
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Transmission Electron Microscope
JEM-2100F
JEOL
Used for high-resolution imaging to observe dislocations and interface characteristics.
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Ion Polishing System
Leica RES101
Leica
Used to thin samples and make them electron-transparent for TEM observation.
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Atomic Force Microscope
Multimode 8
Used to observe the morphology and measure surface roughness of samples.
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Raman Spectroscope
UV-Horiba
Horiba
Used to measure Raman scattering for residual stress analysis.
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Hall Tester
Lake-7704A
Lake
Used to measure Hall effect for carrier concentration and type determination.
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