离子注入AlGaInAs材料诱发界面混合的实验和计算机模拟研究

摘要

在这里我们主要研究AlGaInAs异质结构材料,它主要被用于长波长(980nm~1550nm)的通讯领域,而在这个领域,以前常用的是AlGaInP材料,AlGaInAs相对前者而言具有稳定性良好,作成的激光二极管不需要主动式散热板等优势.双异质结发光材料一般采用p-i-n结构,载流子的约束是由能带的跃迁和掺杂引起的能带的位移形成的.为了提供有效的载流子约束,发光层要有适当的掺杂.常规扩散方法很难达到理想的效果,离子注入技术可以很容易地控制材料损伤的浓度和深度分布,因而是一种有效界面无序混合手段.离子注入引入的界面无序混合(简称IILD)已被用于制备其他Ⅲ-Ⅴ族化合物材料的发光器件和一维量子线异质结.因此我们用模拟离子在晶体材料中输运过程的程序对离子注入AlGaInAs材料时所发生的各种现象进行了模拟,得到了一些有益的结果.本论文研究的对象就是用金属化学气相淀积(MOCVD)技术生长的AlGaInAs/GaAs量子异质结进行了离子注入方面的试验,并且对AlGaInAs材料进行了一些计算机模拟方面的研究.本论文主要进行了以下工作:一、介绍了半导体异质结的物理性质,外延生长技术,外延生长异质结的几种质量表征方法以及量子异质结的界面混合在器件上的一些应用;二、介绍了界面增强扩散的几种典型机制.并对瞬态增强扩散模型做出一些分析与讨论,并介绍了几种试验界面增强扩散的的主要方法;对离子注入后的InGaAs/GaAs异质结中的应力和界面混合进行了分析和评价.三、简要介绍了有关离子与固体相互作用的理论,.给出了一种原子移位级联的理论模型和计算方法并说明了注入离子对材料组分的影响.四、修改并利用CCIC程序对离子注入AlGaInAs材料所发生的各种现象进行了模拟研究.

目录

文摘

英文文摘

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引言

第一章半导体异质结构材料

Ⅰ.引言

Ⅱ.量子异质结构

Ⅲ.外延生长技术及异质结材料的质量表征

Ⅳ.异质结界面混合及其在器件上的应用

参考文献

第二章离子注入InGaAs/GaAs单量子阱材料的应力分析和界面增强扩散研究

Ⅰ.引言

Ⅱ.界面增强扩散的机制

Ⅲ.离子注入InGaAs/GaAs异质结构晶格应力分析

Ⅳ.离子注入InGaAs/GaAs异质结构诱发界面增强扩散研究

参考文献

第三章离子与固体相互作用的基本理论及级联碰撞的物理模型

Ⅰ.引言

Ⅱ.离子与固体相互作用的基本理论

Ⅲ.能量淀积过程

Ⅳ.离子注入对晶体材料组分的影响

Ⅴ.移位模型

Ⅵ.表面和界面

参考文献

第四章离子注入AlGaInAs系列材料的计算机模拟研究

Ⅰ.引言

Ⅱ.模拟中用到的材料的性质

Ⅲ.注入离子射程分布的模拟研究

Ⅳ.离子注入AlGaInAs系列材料的溅射行为

Ⅴ.界面混合的元素浓度分布模拟研究

参考文献

总结与展望

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致谢

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