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SixNy沉积参数对量子阱混杂效果的影响.docx
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SixNy沉积参数对量子阱混杂效果的影响.docx
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摘要
Si
x
N
y
常被用作量子阱混杂(QWI)的抑制材料,为了探索 Si
x
N
y
的生长工艺对 InGaAs/GaAs 量
子阱结构混杂效果的影响,对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法的工艺参数,如沉积时
间、SiH
4
流量以及射频(RF)功率进行一系列实验。实验结果表明:Si
x
N
y
可以较好地保护量
子阱,但其厚度对 QWI 抑制效果的影响较小;当 SiH
4
流量较大时,Si
x
N
y
中富 Si,退火过程中 Si
可能发生扩散而与 P 型欧姆接触层形成电补偿,同时诱导量子阱混杂,使其波长发生较大蓝
移;减少 SiH
4
流量,Si
x
N
y
中 Si 的含量降低,折射率降低,但蓝移量仍较大;在一定范围内,蓝移
量随着 RF 功率的增大而增大;当 RF 功率为 50 W、SiH
4
流量为 50 sccm 时,Si
x
N
y
起到较好
的量子阱保护作用,蓝移量仅为 14.1 nm。
Abstract
Si
x
N
y
is often used as the suppression material of quantum well intermixing (QWI). In
order to explore the effect of Si
x
N
y
growth process on the intermixing effect of
InGaAs/GaAs quantum well structure, a series of experiments are carried out on the
process parameters of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method,
such as deposition time, SiH
4
flow rate, and radio frequency (RF) power. The
experimental results show that Si
x
N
y
can protect the quantum well well, but its thickness
has little effect on the inhibition effect of QWI. When the SiH
4
flow rate is large, Si is rich
in Si
x
N
y
, and Si may diffuse during annealing to form electrical compensation with P-type
ohmic contact layer, and at the same time induce quantum well intermixing, resulting in a
large blue shift of its wavelength. With the decreases of SiH
4
flow rate, the content of Si
in Si
x
N
y
decreases, and the refractive index decreases, but the blue shift is still large. In a
certain range, the blue shift increases with the increase of RF power, and when the RF
power is 50 W and the SiH
4
flow rate is 50 sccm, Si
x
N
y
plays a better in quantum well
protection, and the blue shift is only 14.1 nm.
1 引言
量子阱混杂(QWI)通过高温热退火
[1-5]
、离子注入
[5-8]
、激光辐射
[9]
等手段在半导体内部引入
缺陷,这会促使量子阱结构中量子阱与量子垒之间的元素相互扩散,导致量子阱禁带宽度的
改变,从而使波长出现蓝移或红移的现象。因 QWI 对波长的控制能力,故其被广泛应用于Ⅲ-
Ⅴ族半导体功率激光器非吸收窗口(NAW)的制备。
Si
x
N
y
常用来作为 GaAs 基量子阱结构 QWI 的抑制材料
[10-12]
,但随着介质膜质量的改变,可能
会出现促进 QWI 的效果。Yu 等
[13]
提出 Si
x
N
y
的促进或抑制效果与等离子体增强化学气相沉
积(PECVD)法生长 Si
x
N
y
时的 SiH
4
流量有关,SiH
4
流量越大,Si
x
N
y
介质膜的折射率越大,孔隙
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