橫向外延技術(shù)的理論分析與兩步生長法的實驗研究.pdf

1、本論文的研究工作是圍繞以任曉敏教授為首席科學(xué)家的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”(項目編號：2003CB314900)中課題1“單片集成光電子器件的異質(zhì)兼容理論與重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新”(項目編號：2003CB3 14901)、以及黃輝副教授承擔的教育部“新世紀人才支持計劃”(批準號：NCET-05-0111)展開的。 今天，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，光通信技術(shù)作為信息

2、社會的“神經(jīng)”，其基礎(chǔ)地位日益凸現(xiàn)。波分復(fù)用與全光網(wǎng)絡(luò)在光通信技術(shù)中脫穎而出，已成為人們研究的焦點。這些技術(shù)希望能夠同時利用光的高速特性與電的成熟特性，因此，如何將具備不同光電特性的異質(zhì)半導(dǎo)體材料，尤其是以GaAs、InP為代表的Ⅲ/V族化合物半導(dǎo)體材料與Si集成在一起，改善異質(zhì)兼容的性能，從而為實現(xiàn)光電子器件的單片集成及準單片集成提供襯底基礎(chǔ)的問題，已經(jīng)成為人們研究的重中之重。 本論文圍繞著光電子集成中大失配異質(zhì)外延的橫向外延

3、技術(shù)與兩步生長技術(shù)的若干理論問題開展了系統(tǒng)的研究，并在實驗上對這些實現(xiàn)方法進行了有益的探索。取得的主要成果如下： 1．建立了基于金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)的橫向外延(ELOG)生長速率模型。該模型將氣相擴散與掩膜表面擴散相結(jié)合，解釋了掩膜寬度、窗口寬度以及有效掩膜寬度對ELOG中橫向和縱向生長速率的作用機制。其結(jié)論與已有文獻報道的實驗相一致； 2．依據(jù)Khenner等人建立的ELOG晶體形貌演進模型，利用Ma

4、tlab與Fortran混合編程技術(shù)編寫了計算程序，討論了模型求解的若干數(shù)學(xué)問題。這部分工作與生長速率模型一起，為未來的晶體表面動態(tài)模擬提供了理論與計算機程序基礎(chǔ)； 3．在本課題組周靜博士地帶領(lǐng)下，采用掃描電子顯微鏡(SEM)對ELOG外延片進行測試。測試結(jié)果表明：本課題組探索的InP/GaAs橫向外延技術(shù)，其生長過程與生長速率的理論分析相吻合，為下一步研究GaAs與InP光電子器件的集成奠定了基礎(chǔ)； 4．在本課題組熊德