砷化鎵晶體定向及籽晶加工.doc

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1、個人收集整理勿做商業(yè)用途砷化鎵晶體定向、籽晶加工和安裝技術一個理想的籽晶，應是同一材料的無缺陷或很少缺陷的有一定取向單晶制成.籽晶可以是圓柱,也可是方形。直徑不宜太粗。籽晶必須具有確定的晶向，生長的砷化鎵晶體一般有〈11l〉、〈100〉、<21l>、〈511>等晶向.籽晶加工分同類晶向的籽晶加工和不同類晶向的籽晶加工。為了得到晶向精度較高的籽晶,必須對加工籽晶的晶體進行定向.以下介紹幾種定向方法.1解理法定向晶體的解理,就是當晶體受到定向機械應力的作用時，可以平行一個或幾個平整的面分裂開的性質。這些分裂的平整平面稱為解理面。晶體的解理面形

2、成機理分為三類:(1)晶體在各方向上鍵結合的方式是否有很大差異，鍵合較微弱的晶面必然是解理面.（2)如果晶體中各個方向上鍵合的方式相同，相鄰晶面間鍵密度的大小，鍵密度小的必然是解理面。（3）對于帶有離子鍵的晶體，晶面間的作用，鍵密度的大小不是唯一的因素，而還應考慮相鄰晶面間的靜電作用。在砷化鎵晶體中，（111）晶面（又稱為A面）全部是由Ⅲ族鎵原子組成，（—1—1-1）晶面（又稱B面）全部由V族砷原子組成,而（111）面與(—1-1-1）面在晶體中是交替排列的。砷化鎵晶體中的鎵原子和砷原子都處于極化狀態(tài)，即鎵原子帶負電，砷原子帶正電。因此在

3、（111）晶面與(-1—1—1)晶面之間存在靜電引力作用，外來的機械作用力不易把它們分裂開。而在每個(110）晶面間上都有相同數目的鎵原子和砷原子,所以（110)晶面間不存在靜電引力.同時因（110)晶面間單位面積上作用的鍵數僅比(111）晶面多,而比其它晶面都少，所以（110）晶面在外來機械作用力的作用下極易分裂開，成為極完整的解理面。單晶體有一種獨特的性質各向異性，在晶體生長也表現出這種性質,一般晶體生長時，都優(yōu)先在原子排列最密集的晶面上生長的傾向。對砷化鎵晶體，原子排列最密集的晶面是（111)晶面。鎵、砷原子在（111）面上按六角密

4、堆進行排列.晶體生長時，在原子稠密的平面上進行橫向擴展，要比垂直此平面產生新的核而生長要迅速。砷化鎵晶體屬極性晶體，因此極性也影響著砷化鎵單晶的生長。埃利斯（E11is）實驗證明，直拉砷化鎵單晶時，生長速度最慢的面是砷面[（-1—1—1)晶面],而鎵面［（111）晶面]的生長速度較砷面快。解理插針法定向能可靠地對砷化锿單晶的（100)、(111）和(110）晶面進行定向。此法所用設備簡單。定向時間短，但定向偏離度在3～5°。此法不適合籽晶加工定向，也不適合工廠生產。解理法測角定向較為廣泛使用．可以獲得準確的晶體取向和晶體取向的偏移數值。2

5、圖像法定向個人收集整理勿做商業(yè)用途圖1(111)、(—1—1-1)砷化锿簡化極射赤面投影，單晶的生長棱線，光反射花樣,解理面、位錯腐蝕坑圖形光圖像定向是根據晶體解理面的光反射性和晶體結構的對稱性實現對晶體定向.當一束較細的平行光照射到經一定方法處理過的晶體斷面上時，晶體斷面上按一定對稱方向排列放置的解理面就會產生反射。對不同結構的晶體和不同的晶面，反射光在光屏上形成不同的光圈像.轉動晶體，以調整光圖像的形狀和位置，就可獲得所需要的晶體取向.個人收集整理勿做商業(yè)用途圖2（100）、（1l0）砷化鎵簡化極射赤面投影，單晶的生長棱線，光反射花樣

6、,解理面、位錯腐蝕坑圖形晶體斷面處理的目的使斷面上的幾個對稱解理面組同時顯露處理．使平行光束照射到這些解理面上時產生對稱的光反射．在光屏上形成對稱的光反射圖像.一般采用機械處理和化學處理相結合方法.機械處理:（1)一般根據晶體的生長棱線可以判斷出晶體的大致取向。如果所要求的晶向和晶體原來的斷面取向基本一致，可用100＃碳化硅在平板玻璃上將其斷面研磨粗糙.（2）如果不能根據晶體的生長棱線來判斷其斷面的取向，或者所判定的斷面的取向和要求的晶體取向不一致時,需用球面研磨器和100#碳化硅將單晶斷面研磨成半球狀，也可用砂輪磨去晶體斷面處的棱角，選

7、用100#沙子用壓縮空氣噴沙處理。形成許多可能取向的解理面組,宏觀上只能看到晶體斷面上有無數凹凸的小坑和有閃光的亮點。它們對入射平行光束將按其取向方向產生光反射?；瘜W處理：適當的化學腐蝕機械處理過的晶體斷面，使斷面處凹凸坑里的不同取向的小解理面更分明。同時去除凹凸坑內的一些殘余晶體粉末和碳化硅污物.使處理后光圖像變得更清晰.然后采用光圖像定向儀定向。砷化鎵光圖像法定向腐蝕液配方:<111〉HN03：H20=1：22~3min〈—1-1—1〉HF:HN03:H20：HN03(1％溶液)=1:3:4：1lmin個人收集整理勿做商業(yè)用途3X射線

8、定向3.1X射線定向基本原理當任何一種高速運動的帶電粒子與一塊金屬物質相碰撞時，都會產生X射線.當真空條件下,陰極燈絲發(fā)出的電子在高壓電場加速成高速運動的帶電粒子與陽極金屬物質原子的內層電子相