第六章III-V族化合物半导体

第六章III-V族化合物半导体的外延生长1、缩写解释：①*HB：水平布里奇曼法，又叫横拉法。

两温区HB法生长GaAs：低温区使As形成高压As蒸汽，高温区使As蒸汽和Ga液反应生成GaAs溶液，然后由籽晶生成GaAs晶体。

②*LEC（LEP）：液态密封法。

在高压炉内，将欲拉制的化合物材料盛于石英坩埚中，上面覆盖一层透明而黏滞的惰性熔体，将整个化合物熔体密封起来，然后再在惰性熔体上充以一定压力的惰性气体，用此方法来抑制化合物材料的离解，用这种技术可以拉制GaAs、InP、GaP等的大直径单晶。

③SSD：合成溶质扩散法（synthesis solute diffusion)④VCZ：蒸汽控制直拉技术。

⑤VGF：垂直梯度凝固法。

2、从*能带结构特点比较硅和GaAs在应用上的不同。

答：①室温下，Si的Eg=1.12ev，GaAs的Eg=1.43ev，禁带宽度大，GaAs半导体器件的工作温度范围比Si器件的工作范围要大。

②Si是间接带隙半导体材料，不可用作发光材料，而GaAs是直接带隙半导体材料，可作为发光材料。

③GaAs具有双能谷能带结构，可以制作体效应微波二极管，而Si不能。

④GaAs的电子迁移率比Si大得多，有利于提高晶体管的高频性能。

3、解释作为间接带隙材料GaP为什么能成为可见光 LED的主要材料？答：GaP的发光机理是激子复合发光，激子是价带中的电子向导带跃迁时，由于能量不够，受到价带中的空穴的库仑力的作用而停留在禁带中形成电子-空穴对，此为激子。

由于等电子陷阱能级在k空间的扩展，在k=0附近通过直接跃迁，电子与空穴复合，因此可以效率较高的发光。

而GaP的Eg=2.26ev，对应发光波长为550nm，所以作为间接带隙材料的CaP能成为可见光LED的主要材料。

4、详细说明三温区横拉法中温度选择的依据。

（T1=1250℃、T2=1100℃、T3=610℃）。

答：在三温区横拉法中，采用的是三温区横拉单晶炉改变炉温分布。

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评论ＩＩＩ－Ｖ族化合物半导体整体多结级连太阳电池—光伏技术的新突破（续）——陈文浚ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ／Ｇｅ三结电池的效率水平从未超过晶格完全匹配，即Ｉｎ组分约为１％时的最高实践记录［３６］。

事实上，当Ｉｎ组分为１２％，即理论上效率应为最高时，迄今为止实际所达到的三结电池效率要更低得多［３２］。

上述晶格失配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ／Ｇｅ三结电池的性能难以提高，是因为对电池转换效率贡献最大的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池的晶体质量仍难免或多或少地受到失配缺陷的影响。

最近有人提出了一个很有希望的新方案，即以ＧａＡｓ为衬底，先反次序生长晶格匹配的ＧａＩｎＰ顶电池和ＧａＡｓ中间电池。

带然后，在ＧａＩｎＰ组分过渡层后，生长Ｉｎ组分为２５％、隙宽度为１．０ｅＶ、格失配的ＧａＩｎＡｓ，代替Ｇｅ作为第三级底电晶作者近照池［３７￣３９］。

在制作器件时，将电池外延层从ＧａＡｓ衬底上剥离下３基于ＧａＡｓ的空间用多结级连太阳电池进一步的研究课题３．１用晶格失配的材料系统实现与太阳光谱更好的匹配前面已提到，与Ｇｅ晶格匹配的ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／Ｇｅ三结电池材料系统无论对于空间还是地面阳光，都不是最理想的选择。

图８给出了三级子单纯的外量子效率光谱响应及１．０来形成薄膜结构。

ｅＶ的底电池可比Ｇｅ更有效地利用太阳的红外光谱。

而更重要的是，在这种晶格失配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／ＧａＩｎＡｓ三结电池中，晶格失配缺陷将只影响到ＧａＩｎＡｓ底电池，而底电池对电池效转换率的贡献相对两级顶电池来说要小得多。

ＡＭ０／ＡＭ１．５Ｇ阳光下光生电流密度按单位光子能量绘制的光由谱分布曲线［３２］。

于在Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ的吸收限（约８８０ｎｍ）以外，太阳光谱中仍有相当丰富的红外光可以被Ｇｅ底电池所利用，使其短路电流密度远远高于电流匹配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池。

Ⅲ—V族化合物半导体
杨英会
【期刊名称】《国外稀有金属动态》
【年(卷),期】1992(000)005
【总页数】2页(P23-24)
【作者】杨英会
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】F746.42
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第6章 III-V族化合物半导体吉林大学电子科学与工程学院半导体材料第六章 III-V族化合物半导体IIIA元素：B 、Al、Ga、In VA元素： N、P、As、Sb 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 GaN GaP GaAs GaSb InP InAs InSb 原子序数之和：由小→大 ¾ 材料熔点：由高→低 ¾ 带隙宽度：由大→小吉林大学电子科学与工程学院 半导体材料元素 B Al Ga InN BN 直接6.4eV AlN 直接6.2eV GaN 直接3.4eV InN 直接0.7eVPAsSbBP BAs 间接2.0eV 间接1.5eV AlP AlAs AlSb 间接2.45eV 间接 2.12eV 间接1.6eV GaP GaAs GaSb 间接2.26eV 直接 1.43eV 直接 0.73eV InP InAs InSb 直接1.35eV 直接0.45eV 直接0.18eV吉林大学电子科学与工程学院半导体材料与Si相比，III-V族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(2.25eV)，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。

是红 (Zn-O 、 Cd-O) 、黄 (Bi) 、绿 (N) 光 LED 的主要材料之一 3. 电子迁移率高，很适合制备高频、高速器件吉林大学电子科学与工程学院 半导体材料第六章 III-V族化合物半导体6-1、III-V族化合物半导体的特性 6-2、GaAs单晶的生长方法 6-3、GaAs单晶中杂质的控制 6-4、GaAs单晶的完整性 6-5、其它III-V族化合物的制备吉林大学电子科学与工程学院 半导体材料6-1-1 III-V族化合物半导体的晶体结构多数为闪锌矿结构（AlN GaN InN为纤锌矿结构） 由两套面心立方格子沿体对角线移动 1/4 长度套构而 成，两套格子一套是Ⅲ族原子，另一套是V族原子。

iii-v族化合物半导体器件太赫兹建模和电路验证文章标题：iii-v族化合物半导体器件在太赫兹建模和电路验证中的应用在当今科技发展的潮流下，半导体材料作为现代电子器件的关键组成部分，在各个领域都展现出了不可替代的地位。

其中，iii-v族化合物半导体材料因其优异的电学性能和光学特性，被广泛应用于太赫兹波段的器件和电路中。

本文将从深度和广度的角度，探讨iii-v族化合物半导体器件在太赫兹建模和电路验证中的重要应用，并共享个人观点和理解。

一、iii-v族化合物半导体材料简介iii-v族化合物半导体材料是指周期表中III族元素和V族元素组成的半导体材料，具有较高的电子迁移率和较大的击穿场强。

常见的iii-v族化合物包括氮化镓（GaN）、磷化铟（InP）等。

这些材料在太赫兹波段的应用中具有优异的性能，如高迁移率、宽禁带宽度等，因此在太赫兹器件中具有广泛的应用前景。

二、iii-v族化合物半导体器件的太赫兹建模在iii-v族化合物半导体器件的太赫兹建模中，为了准确地描述其电学性能和电磁特性，需要进行复杂的电磁场模拟和结构仿真。

这些模拟包括从微观到宏观的多尺度仿真，涉及到材料的能带结构、电子迁移率、缺陷态模型等方面。

通过建立有效的太赫兹模型，可以深入理解iii-v族化合物在太赫兹波段下的电磁响应特性，为后续的器件设计和优化提供重要的参考。

三、iii-v族化合物半导体器件的电路验证除了建模仿真外，iii-v族化合物半导体器件的电路验证也是至关重要的一环。

通过搭建太赫兹器件的电路原型，可以验证其在实际工作条件下的性能表现，包括频率响应、功率传输特性等。

电路验证还可以为器件的可靠性和稳定性提供充分的考量，为实际应用提供有力支撑。

总结回顾iii-v族化合物半导体器件在太赫兹建模和电路验证中的应用，不仅是当前研究的热点，更是未来太赫兹通信、太赫兹成像等领域的重要基础。

通过本文的分析，我们了解了该领域的基本概念和关键技术，也了解了其在实际应用中的重要性。