銻化物激光器、探測器的刻蝕工藝以及電化學(xué)C-V技術(shù)研究.pdf

1、本論文工作圍繞2μm中紅外波段AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱激光器和InGaAsSbPIN探測器的特點(diǎn)和器件工藝中存在的問題，對其相關(guān)材料的濕法干法刻蝕以及電化學(xué)C-V(EC-V)載流子濃度剖面測量技術(shù)進(jìn)行了研究和改進(jìn)，取得了如下結(jié)果：一.研究了銻化物材料的濕法腐蝕機(jī)理并改進(jìn)了腐蝕工藝，對基于氫氟酸的兩種腐蝕液(HF-NaKT-H2O2、HF-H2O2)的腐蝕特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這兩種腐蝕液對GaSb和AlGaAsS

2、b的腐蝕速率穩(wěn)定，在較低的腐蝕液濃度時(shí)可對腐蝕速率進(jìn)行精確控制，腐蝕后材料表面平整光滑。在合適的Al組分下還可對這兩種材料進(jìn)行非選擇性腐蝕。 二.使用Cl2/Ar作為刻蝕氣體對GaAs、GaSb、InP和InAs四種材料進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕(RIE)的研究。分別研究了刻蝕氣體組分、偏置射頻功率以及刻蝕時(shí)間對刻蝕速率以及刻蝕形貌的影響。研究表明，在刻蝕GaSb以及GaAs時(shí)刻蝕速率分別可達(dá)0.45μm/min和1.2μm/min，但是

3、在刻蝕含銦的兩種材料時(shí)速率都很低(＜40nm/min)。在所研究的大部分刻蝕反應(yīng)條件下，GaAs、InP和InAs的刻蝕面都可以保持平整光滑，但在GaSb的刻蝕中，當(dāng)氯氣含量較高時(shí)，表面會(huì)變得較為粗糙。 三.對GaSb、AlGaAsSb以及InGaAsSb材料進(jìn)行感應(yīng)耦合等離子體刻蝕，刻蝕使用BCl3/Ar作為刻蝕氣體。分別研究了刻蝕氣體組分、射頻自偏壓以及ICP源功率對材料刻蝕速率以及形貌的影響，并詳細(xì)討論了刻蝕過程中各階段的

4、反應(yīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明，相同條件下GaSb和AlGaAsSb的刻蝕速率大大高于InGaAsSb的刻蝕速率。在所有研究采用的實(shí)驗(yàn)條件下對這兩種材料的刻蝕均能得到平整的刻蝕面和陡直的刻蝕臺(tái)階。此外，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，GaSb和AlGaAsSb的刻蝕選擇比均接近1，這在脊波導(dǎo)銻化物激光器的刻蝕工藝中是非常有利的。 四.針對原有EC-V載流子濃度測量銻基材料存在的問題，提出了新的電解液配方，并對測量條件進(jìn)行了研究和選擇，在此基礎(chǔ)上獲得測量結(jié)