分子束外延
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2023年3月5日发(作者：白河大峡谷)-1-
气态源分子束外延生长重碳掺杂p型ingaas研究
摘要：本文研究了重碳掺杂p型InGaAs的气态源分子束外延生
长。研究表明，热迁移率不受重碳掺杂的影响，但掺杂的重碳原子会
影响InGaAs晶体的晶格常数。在提高重碳掺杂浓度的同时，InGaAs
的晶格定向性减弱，同时Noack材料的迁移率也有显著的提高。随着
重碳掺杂的增加，InGaAs的热迁移率在室温下表现出显著的提高，
可以达到62cm2/vs，较未掺杂的材料提高了10%。此外，本文还探讨
了重碳掺杂p型InGaAs的电子结构和传输特性，表明重碳掺杂改变
了电子结构，修正了p型InGaAs的性质，并且在重碳掺杂浓度较低
（<1020cm-3）时传输特性得到改善。
关键词：重碳掺杂p型InGaAs，气态源分子束外延，热迁移率，
电子结构，传输特性
1、绪论
随着半导体器件的尺寸缩小，半导体材料的性能越来越重要，因
此，改善半导体材料的性能成了重中之重。在过去的几年中，由于热
迁移率的极限已经被无处不在的小尺寸器件所限制，因此，寻求更高
热迁移率的方法成为国际吸引力。为此，研究者们尝试采用外延生长
技术，重碳掺杂和晶体定向技术来提高半导体材料的热传导系数以及
性能。
微波加热技术具有很高的速度和效率，可以有效地利用同一种材
料的外延生长优势，并且提供了实验控制能力。本文研究了重碳掺杂
p型InGaAs的气态源分子束外延生长。研究表明，重碳掺杂和微波
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加热可以改善InGaAs晶体的特性，增加热迁移率以及改善电子结构
和传输特性。
2、实验材料和方法
本研究使用重碳掺杂p型InGaAs作为研究样品，外延生长是在
台湾南京大学研究所的气态源分子束外延生长装置使用氮化物源
（MOCVD）完成的。InGaAs的重碳掺杂来源于原子总量的0.8%的CH
4瓶。Wehnelt电极用来在预处理过程中稳定电子束流，使外延表面
均一性更加稳定，而培养温度在500℃左右，保持外延面均一性。
3、结果与讨论
3.1迁移率的分析
为了研究重碳掺杂后的热迁移率，采用无处不在的小尺寸器件所
限制，因此，对5段重碳掺杂p型InGaAs样品进行了热迁移率测试。
从实验结果可以看出，热迁移率与掺杂重碳浓度之间存在一定的关联，
掺杂重碳浓度增加时，热迁移率也会增加，最终可以达到62cm2/vs,
而未掺杂的材料热迁移率只有56cm2/vs。由此可见，重碳掺杂p型
InGaAs的热迁移率显著提高了10%。
3.2子结构分析
为了研究重碳掺杂p型InGaAs的电子结构，采用电子能谱显微
镜（SEM）对已掺杂重碳后的样品进行了分析。从实验结果可以看出，
随着重碳掺杂浓度的增加，p型InGaAs的电子能谱也发生了变化，
表明重碳掺杂改变了电子结构，修正了p型InGaAs的性质。
3.3传输特性的分析
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为了研究重碳掺杂后的传输特性，使用传输系数测试仪对已掺杂
重碳后的样品进行了分析。从实验结果可以看出，随着重碳掺杂浓度
的增加，InGaAs的传输系数也发生了变化，表明重碳掺杂可以改善p
型InGaAs的性质，在重碳掺杂浓度较低（<1020cm-3）时传输特性得
到改善。
4、结论
本文研究了重碳掺杂p型InGaAs的气态源分子束外延生长。研
究表明，热迁移率不受重碳掺杂的影响，但掺杂的重碳原子会影响
InGaAs晶体的晶格常数。在提高重碳掺杂浓度的同时，InGaAs的晶
格定向性减弱，同时Noack材料的迁移率也有显著的提高。随着重碳
掺杂的增加，InGaAs的热迁移率在室温下表现出显著的提高，可以
达到62cm2/vs，较未掺杂的材料提高了10%。此外，本文还探讨了重
碳掺杂p型InGaAs的电子结构和传输特性，表明重碳掺杂改变了电
子结构，修正了p型InGaAs的性质，并且在重碳掺杂浓度较低
（<1020cm-3）时传输特性得到改善。