磷化铟的性质及应用

1)磷化铟的性质和用途

1910年蒂埃尔(Thiel)等报道了磷化铟(InP)的合成,首次研究了由Ⅲ族元素铟(In)和Ⅴ族元素磷(P)化合而成的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料。 磷化铟的分子量为145.795,密度为4.787 g/cm3。 其显微硬度为(435 ±20)m -1,磷化铟单晶质地软脆,呈银灰色,有金属光泽。常压下磷化铟为闪锌矿结构,在压力≥13.3 GPa 时,其结构变为NaCl 型面心立方结构,空间群为Fm3m。 磷化铟的硬度比硅、磷化镓、砷化镓等小、易碎。 因而在应用上磷化铟晶片要比硅厚很多。 磷化铟的晶格常数0.586 9 nm。 常温下禁带宽度1.344 eV,为直接跃迁型能带结构,发射波长0.92 μm,室温下本征载流子浓度2 ×107cm -3。 电子和空穴迁移率分别为4 500 cm2/(V·s)和150 cm2/(V·s)。 300 ℃热退火及400 ℃热退火的XRD 图中,皆有产生氧化铝的相位。

常温下,磷化铟较稳定,表面氧化速度很慢并形成氧化膜。 在360 ℃以上开始有离解现象,但800 ℃下开放式退火10 h,表面离解不明显,1 000 ℃以上离解加快,1 062 ℃(熔点)下的离解压为2.75 MPa。

磷化铟与卤素发生反应,溶于Cl2、Br2 的有机溶剂(如甲醇或乙醇)。 可作为InP 的抛光腐蚀剂。 磷化铟可溶于王水、溴甲醇。 磷化铟在室温下可以与盐酸发生反应。 对于(100)InP材料,盐酸是一种很有效的腐蚀剂,各向异性的腐蚀特性非常明显。 InP 与HCl-HNO3 的混合液、氢卤酸-双氧水系也起反应,可作为腐蚀剂,用于厚度控制不严格的表面抛光。 含有Br2 的氢卤酸与InP 反应很快,其腐蚀速率在室温附近与温度关系不大,而是随Br2 含量的增加而提高。 以前的InP 化学机械抛光大量使用Br 系的溶液,近期发展出一些无Br 系的腐蚀液。 磷化铟与碱性溶液发生反应,但反应速率缓慢,一般不做腐蚀液。

2)磷化铟多晶材料制备原理与方法(www.xing528.com)

高纯、近化学配比和无夹杂的InP 多晶材料是生产高质量InP 单晶的前提条件。 InP 多晶的很多特性如配比度和纯度对单晶的生长、晶体的电学表现、完整性和均匀性等都有很大的影响。 在InP 熔点温度附近,磷的离解压很高,所以InP 多晶的合成相对比较困难,一般要在高压炉内合成。 目前合成InP 多晶材料的方法有多种,包括溶质扩散合成技术(SSD)、水平布里奇曼法(HB)、水平梯度凝固法(HGF)和原位直接合成法(In-situ synthesis 包括磷注入法和磷液封法等)。

3)磷化铟单晶材料生产工艺

InP 单晶的研究,起步很早,1962年Metz 等首先发表LEC 法,1968年Mullin 最早使用B2O3 作为覆盖剂,采用LEC 法生长了InP 单晶。 随着液封直拉(LEC)技术的发展,大块InP单晶生长成为可能。 在LEC 技术的基础上,改进的LEC 技术、蒸气压力控制LEC(VCZ 或称PC-LEC,也称为热壁直拉HW-CZ)技术、垂直梯度凝固(VGF)和垂直布里奇曼(VB 或称垂直舟生长)技术、水平布里奇曼(HB)和水平梯度凝固(HGF)技术等相继出现,使生长InP 单晶向着更好的方向发展。