橫向外延技術(shù)的理論分析與兩步生長(zhǎng)法的實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)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(xiàng)目編號(hào)：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(xiàng)目編號(hào)：2003CB3 14901)、以及黃輝副教授承擔(dān)的教育部“新世紀(jì)人才支持計(jì)劃”(批準(zhǔn)號(hào)：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(huì)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(diǎn)。這些技術(shù)希望能夠同時(shí)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(shí)現(xiàn)光電子器件的單片集成及準(zhǔn)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(zhǎng)技術(shù)的若干理論問題開展了系統(tǒng)的研究，并在實(shí)驗(yàn)上對(duì)這些實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)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(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)的橫向外延(ELOG)生長(zhǎng)速率模型。該模型將氣相擴(kuò)散與掩膜表面擴(kuò)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(duì)ELOG中橫向和縱向生長(zhǎng)速率的作用機(jī)制。其結(jié)論與已有文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)相一致； 2．依據(jù)Khenner等人建立的ELOG晶體形貌演進(jìn)模型，利用Ma

4、tlab與Fortran混合編程技術(shù)編寫了計(jì)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(zhǎng)速率模型一起，為未來(lái)的晶體表面動(dòng)態(tài)模擬提供了理論與計(jì)算機(jī)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(duì)ELOG外延片進(jìn)行測(cè)試。測(cè)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(zhǎng)過程與生長(zhǎng)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