Bridgman法生长GaA

疑难解析

Bridgman法生长GaA

水平Bridgman方法和它的各种改进型，占据了GaAs生长的半数以上的市场。将固态的镓和砷原料装入一个熔融石英制的安瓿中，然后将其密封。多数情况下，安瓿包括一个容纳固体砷的独立腔室，它通过一个有限的孔径通向主腔，这个含砷的腔室可以提供维持化学配比所需的砷过压。安瓿安置在一个SiC制的炉管内，炉管责置于一个半圆形的，通常也是SiC制的槽上。然后炉管的加热炉体移动，并通过填料，开始生长过程。通常采取这种反过来的移动方式，而不是让填料移动通过炉体，是为了减少对晶体结晶的扰动。进行炉温的设置，使得填料完全出于炉体内时，能够完全熔化，这样，当炉体移过安瓿时，安瓿底部的熔融GaAs填料再结晶，形成一种独特的“D“形晶体。如果愿意，也可以安放籽晶，使之与熔料相接触。用这种方法生长的晶体直径一般是1-2in。要生长更大的晶体，需要在轴向上精确控制化学组分，而在径向上，需要精确控制温度梯度以获得低位错密度。Bridgman方法的特点是使用安瓿来盛装熔料，这就允许在很小的热梯度下进行晶体生长，进而得到缺陷密度低于10^3cm^-2的圆片。

疑难解析

由于安瓿与熔料间的直接接触面积大，因此难以得到高阻衬底，这是标准Bridgman法生长的难点。为克服这一困难，提出了多项技术，其中引用得最多的两种，是垂直Bridgman法和纵向梯度冷凝法，二者的基本思路都是将水平Bridgman设备竖起来。为使无效熔料体积减至最小，先将熔料盛放在通常是氮化硼制的舟中，然后再将舟密封在一个熔融石英制的安瓿中。可以多添加一些砷来维持化学组分。将安瓿放入炉中，声闻之略高于熔点，此生长速度限制在每小时几个毫米。一般说来，采用这些技术所获得的结果是，电阻率最高可做到10MΩ·cm的材料。近来，垂直Bridgman技术已扩展至4in圆片制造，甚至6in圆片方面取得的结果也是乐观的。