第六章III-V族化合物半导体.pdfVIP

第六章III-V族化合物半导体 IIIA元素：B 、Al 、Ga、In IIIA元素：B 、Al 、Ga、In VA元素：N、P、As 、Sb VA元素：N、P、As 、Sb 组合形成的化合物15种 （BSb除外） 组合形成的化合物15种 （BSb除外）  目前得到实用的III-V族化合物半导体  目前得到实用的III-V族化合物半导体 GaN GaP GaAs InP GaSb InSb InAs GaN GaP GaAs InP GaSb InSb InAs 原子序数之和：由小→大 原子序数之和：由小→大 材料熔点：由高→低 材料熔点：由高→低 带隙宽度：由大→小 带隙宽度：由大→小 与Si相比，III-V二元化合物半导体的 独特性质 1. 带隙较大，大部分室温时＞1.1eV,因而所制 造的器件耐受较大功率，工作温度更高 2. 大都为直接跃迁型能带，因而其光电转换效 率高，适合制作光电器件，如LED、LD、太 阳电池等。GaP虽为间接带隙，但Eg较大， 掺入等电子杂质所形成的束缚激子发光仍可 得到较高的发光效率。红、黄、绿光的LED 的主要材料之一 3. 电子迁移率高，很适合制备高频、高速器件 6-1 III-V化合物半导体的性质 6-1 III-V化合物半导体的性质 晶体结构 晶体结构 化学键 化学键 极性 极性 极性对解理性、表面腐蚀及晶体生长的影响 极性对解理性、表面腐蚀及晶体生长的影响 晶体结构 晶体结构 化学键 化学键 除共价键外还有一定成分离子键，这使它 除共价键外还有一定 离子键，这使它 的化学键有一定极性。 的化学键有一定极性。 离子键成分的大小与组成原子间电负性差 离子键成分的大小与组成原子间电负性差 有关，差越大，离子键成分越大，极性也 有关，差越大，离子键成分越大，极性也 越强。 越强。 A ：IIIA B：VA A ：IIIA B：VA A —B 电偶极层 A —B 电偶极层 A边和B边化学键，有效电荷不同，电学和 A边和B边化学键，有效电荷不同，电学和 化学性质很不相同 化学性质很不相同 极性（闪锌矿是非中心对称的） 极性（闪锌矿是非中心对称的） 极性对解理性、表面腐蚀及晶体生 极性对解理性、表面腐蚀及晶体生 长的影响 长的影响  主要解理面不是｛111 ｝而是｛110 ｝  主要解理面不是｛111 ｝而是｛110 ｝  对一些特定腐蚀剂的表面腐蚀行为不同。  对一些特定腐蚀剂的表面腐蚀行为不同。 B面电负性大，化学活性强，更易于氧化 B面电负性大，化学活性强，更易于氧化 对于含氧化剂的腐蚀剂腐蚀速度：B面＞A面 对于含氧化剂的腐蚀剂腐蚀速度：B面＞A面  对晶体生长的影响  对晶体生长的影响 B面易生长出单晶，晶体位错密度较低 B面易生长出单晶，晶体位错密度较低 对杂质的引入，补偿等都有影响 对杂质的引入，补偿等都有影响  极性还会在晶片加工中引起损伤层厚度，表  极性还会在晶片加工中引起损伤层厚度，表 面完整性等方面存在差异 面完整性等方面存在差异 GaAs的物理、化学性质 GaAs的物理、化学性质 暗灰色，有金属光泽 暗灰色，有金属光泽 其晶格常数随T及化学计量偏离有关， 其晶格常数随T及化学计量偏离有关， a （富As ）a （富Ga） a （富As ）a （富Ga） 室温下对H O和O 是稳定的 室温下对H O