砷化镓
砷化镓的参数
砷化镓的参数砷化镓是一种重要的半导体材料，可以用于制造多种电子元件和装配组件，并具有优异的性能参数。
它是一种由三种元素组成的化合物，其中包括砷、硅和金属。
这些元素被组合在一起，形成一个可晶成薄膜的结构。
借助特殊的工艺，砷化镓可以制成电子器件，其参数有助于制造出高品质的电子产品。
砷化镓的主要参数包括热敏电阻、电阻、晶体结构、热导率、绝缘性和电荷容量。
热敏电阻是砷化镓中最重要的参数之一，它与温度变化密切相关，当温度发生变化时，热敏电阻也会随着温度变化而变化。
电阻是另一个重要参数，它可以衡量电子电路中的电流流动情况，一般情况下，电阻越小，电子电路中电流流动情况越好。
砷化镓的晶体结构是砷化镓中另一个重要的参数，它表明材料中电子的分布和移动情况。
热导率是衡量热能在物质中传递的参数，它与物质的结构、温度和含量有关，一般情况下，热导率越大，物质传递的热能越快。
绝缘性是衡量砷化镓的绝缘性能，它与电场的大小和物质的结构有关，一般情况下，绝缘性越好，电场强度越低。
最后，电荷容量是衡量砷化镓中电子的分布情况的参数，它可以衡量物质中电子含量的多少。
砷化镓是一种重要的电子元件，它的参数可以决定电子产品的性能，因此，它的参数必须在制造电子产品前经过精确的测量。
砷化镓的参数必须符合业界的标准，以确保电子产品的质量和性能。
因此，在使用砷化镓时，必须考虑其参数，以保证产品的高性能和可靠性。
砷化镓是一种重要的半导体材料，它在电子元件和装配组件制造方面有着重要作用。
它由三种元素组成，并具有优良的参数，包括热敏电阻、电阻、晶体结构、热导率、绝缘性和电荷容量。
它的参数是电子产品的质量和性能的重要参考，所以在使用砷化镓时应加以考虑。
此外，在制造电子产品之前，砷化镓的参数也应当经过精确的测量，以确保产品的质量和性能。
GaAs(砷化镓)
砷化镓特性
• 由于传送讯号的射频元件需要工作频率高、 低功率消耗、低杂讯等特色，而砷化镓本 身具有光电特性与高速，因此砷化镓多用 於光电元件和高频通讯用元件。砷化镓可 应用在WLAN、WLL、光纤通讯、卫星通讯、 LMDS、VSAT等微波通讯上。
砷化镓基本属性
• 砷化镓于1964年进入实用阶段。砷化镓可以制成 电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材 料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子 探测器等。由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故 在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应 用。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、 低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。此 外，还可以用于制作转移器件──体效应器件。砷 化镓是半导体材料中,兼具多方面优点的材料,但用 它制作的晶体三极管的放大倍数小，导热性差， 不适宜制作大功率器件。虽然砷化镓具有优越的 性能，但由于它在高温下分解，故要生长理想化 学配比的高纯的单晶材料，技术上要求比较高。
2. 1
LPE技术 L PE 是NELSON 在1963 年提出的一种外延 生长技术。其原理是以低熔点的金属(如Ga 、In 等) 为溶剂,以待生长材料(如GaAs、Al 等) 和掺杂剂 (如Zn、Te 、Sn 等) 为溶质,使溶质在溶剂中呈饱和 或过饱和状态,通过降温冷却使溶质从溶剂中析出, 结晶在衬底上,实现晶体的外延生长。 20 世纪70 年代初, L PE 开始用于单结GaAs 太阳电池的研制。通过在GaAs 单晶衬底上外延生 长n2GaAs、p2GaAs 和一层宽禁带Al x Ga12xAs 窗口 层,使GaAs 太阳电池效率明显提高。L PE 设备成 本较低,技术较为简单,可用于单结GaAs/ GaAs 太 阳电池的批产。 L PE 的缺点是异质界面生长无法进行、多层复 杂结构的生长难以实现和外延层参数难以精确控制 等,这限制了GaAs 太阳电池性能的进一步提高。 20 世纪90 年代初,国外已基本不再发展该技术,但 欧、俄、日等地区和国家仍保留L PE 设备,用于研制
砷化镓 前景
砷化镓前景砷化镓（GaAs）是一种半导体材料，具有广泛的应用前景。
以下是砷化镓在不同领域的前景。
1. 光电子学砷化镓是光电子学领域中的关键材料之一。
由于其能隙匹配与光的能量范围，砷化镓被广泛应用于光电探测器、光电二极管、光电倍增管等器件中。
它具有良好的光电转换效率和快速的响应速度，可用于光通信、光纤传感和光电显示等领域。
2. 太阳能电池砷化镓太阳能电池具有光电转换效率高、能量损失小等优点，已成为太阳能领域的热门研究方向。
砷化镓太阳能电池在高光照度和室温下表现出色，并且对光谱范围较宽，可在较高温度下运作。
因此，砷化镓太阳能电池有望成为替代传统硅太阳能电池的高效能源选择。
3. 通信和雷达系统砷化镓在通信和雷达系统中的应用已得到广泛验证。
它具有高频高速度的特性，可用于高速数据传输、卫星通信和雷达系统。
砷化镓集成电路与频率可达60 GHz及以上，可以实现更高效的通信和雷达系统。
4. 微波集成电路砷化镓广泛应用于微波集成电路中。
它的高电子迁移率、高饱和漂移速度和良好的线性特性使得砷化镓电路在射频和微波应用中具有竞争力。
砷化镓微波集成电路可用于无线通信、高速数据处理和雷达系统等领域。
5. 传感器技术由于砷化镓具有高电子迁移率和高饱和漂移速度，它在传感器技术中具有广泛应用前景。
砷化镓传感器对温度、压力、光强度和气体浓度等物理量的检测具有高灵敏度和快速响应的特点，可应用于环境监测、生物医学和军事领域。
总之，砷化镓作为一种优良的半导体材料，在光电子学、太阳能电池、通信和雷达系统、微波集成电路和传感器技术等领域具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展，砷化镓的性能和应用将进一步得到优化和拓展。
砷化镓
产业发展存在的问题
1
2 制备费用高居不下
砷有毒，一般的企业不愿投产
3
4
构造隧道结和阻止p/n结难度大
追日跟踪系统实施有难度 政策不明确，多晶· 硅依赖进口
5
解决方案：
.广大的相关科研机构 合作攻关，做好镓的高 纯提取
国家策支持明细化鼓 励各地新建光伏电站 采用砷化镓光伏电池
对策
加大技术攻关，简化制 备工艺，减小电池系统 复杂度，降低电池制备 耗费
提高工厂生产的智能化、 自动化，减少生产直接 接触人员
应用情况：
砷化镓器件主要包括光电器件和微波器 件两大类。砷化镓以及其他Ⅲ-Ⅴ族化合 物具有直接跃迁的能带结构，在光电应 用方面处于有利的地位。
砷化镓太阳能电池
国内、外应用：
70 年代中期至 90 年代中期 90 年代中期
国内均采用L PE技术研制GaAs 电池。 国内开始采用MOCVD 技术研制GaAs 电池。
20世纪60年代
20世纪70年代
世纪80年代后
性质与属性：
砷化镓材料的分类：
1. 按照应用领域不同分类 ：分为半绝缘砷化镓材料和低阻砷化镓材料。
• 第一类为半绝缘砷化镓材料约占整个GaAs 单晶材料市场需求的40 ％ 左右，主要用于微波场效应器件（FET）、模拟集成电路、数字集成 电路、光电子集成电路（OEIC）。 • 第二类为低阻（掺杂半导体）砷化镓材料，约占GaAs 材料的64％。 主要用于发光二极管（LED）、激光器、太阳能电池光电探测器 （PD）、微波二极管等器件。 2. 按照工艺方法不同的分类: 目前国内常用的砷化镓晶体生长方法有三种，LEC法（俗称为直拉）、 HB法（俗称为水平法）和VB法或VGF法（俗称为垂直）。
砷化镓
砷化镓和磷化镓是具有电致发光性能的半导体。
砷化镓发光二极管量子效率高、器件结构精巧简单、 机械强度大、使用寿命长，可应用于“光电话”。在 不便敷设电缆的地方或原有通信线路发生障碍时，可 用光电话通信，如在远洋船舶间或飞机间通话使用。 光电话应用的最突出实例是地面控制站与宇宙火箭在 大气层中加速或制动这段时间内的联系。那时火箭周
原 因
大多数产品不必太快。
砷化镓含有对人类有害的砷 元素，处理增加成本。
半导体材料特性
砷化镓于 1964 年进入实用阶段。砷化
镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以
上的半绝缘高阻材料 , 用来制作集成电路衬
底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其 电子迁移率比硅大约 7倍，故在制作微波器 件和高速数字电路方面得到重要应用。
砷化镓是制作高温、高频、抗辐射和低噪声器 件的良好材料。 特别是它的能带具有双能谷结构， 又属于直接带隙材料，故可制作体效应器件，高效 激光器和红外光源。砷化镓还可用来制作雪崩二极 管、场效应晶体管、变容二极管、势垒二极管等微 波器件和太阳电池等。与锗、硅相比，砷化镓具有 更高的电子迁移率，因此它是制作高速计算机用集 成电路的重要材料。
载流子迁移率高，适合于做高速IC，如：飞机控制和超 高速计算机；是半绝缘的，使临近器件的漏电最小化，允 许更高的封装密度。 砷化镓 最大频率范围 最大操作温度 电子迁移率 功率损耗 材料成本 2-300 GHz 200℃ 8500 小 高 硅 <1GHz 120℃ 1450 大 低
砷化镓的单晶生产
直径GaAs单晶。其中以低位错密度的HB方法生长的
2～3英寸的导电砷化镓衬底材料为主。
Ⅲ-Ⅴ族化合 物在高温时 会发生部分 离解，因此， 在讨论它们 的相平衡关 系时，还必 须考虑蒸汽 压这一因素。
砷化镓简介
砷化镓（gallium arsenide）化学式 GaAs。
黑灰色固体，熔点1238℃。
它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。
砷化镓简介一种重要的半导体材料。
属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。
化学式GaAs，分子量144.63，属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏。
砷化镓于1964年进入实用阶段。
砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。
由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。
用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。
此外，还可以用于制作转移器件──体效应器件。
砷化镓是半导体材料中,兼具多方面优点的材料,但用它制作的晶体三极管的放大倍数小，导热性差，不适宜制作大功率器件。
虽然砷化镓具有优越的性能，但由于它在高温下分解，故要生长理想化学配比的高纯的单晶材料，技术上要求比较高。
砷化镓单晶生产技术中国掌握“半导体贵族”砷化镓单晶生产技术作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。
昨天，2001年7月31日，中国科学家宣布已掌握一种生产这种材料的新技术，使中国成为继日本、德国之后掌握这一技术的又一国家。
北京有色金属研究总院宣布，国内成功拉制出了第一根直径4英寸的VCZ半绝缘砷化镓单晶。
据专家介绍，砷化镓可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明等诸多光电子领域。
另外，因其电子迁移率比硅高6倍，砷化镓成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。
它还被广泛使用于军事领域，是激光制导导弹的重要材料，曾在海湾战争中大显神威，赢得“砷化镓打败钢铁”的美名。
据悉，砷化镓单晶片的价格大约相当于同尺寸硅单晶片的20至30倍。
尽管价格不菲，目前国际上砷化镓半导体的年销售额仍在10亿美元以上。
砷化镓无机非金属材料
砷化镓无机非金属材料砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种无机非金属材料，由镓（Ga）和砷（As）元素组成。
它具有多种优良的性能和应用领域，如光电子学、半导体器件等。
本文将对砷化镓的性质、制备方法、应用领域进行全面详细的介绍。
1. 砷化镓的性质砷化镓在室温下为黑色结晶固体，具有以下主要性质：1.1 密度和晶体结构砷化镓的密度约为5.32克/立方厘米，其晶体结构属于锐钛矿型（Zinc Blende，ZB），由镓和砷原子以ABAB…排列方式组成。
晶格常数为5.65 Å。
1.2 波长范围砷化镓的带隙宽度较窄，约为1.43电子伏特（eV），相当于可见光的波长范围。
因此，砷化镓在可见光和近红外光谱范围内具有较好的光电转换性能。
1.3 电子迁移率和载流子浓度砷化镓具有较高的电子迁移率，在高电子浓度下可超过8,500 cm²/Vs，而在低电子浓度下也能保持较高的迁移率。
此外，它具有较低的载流子浓度，有助于减小电子设备的噪声和功耗。
1.4 热导率和导热系数砷化镓具有较高的热导率，约为50 W/m·K，使其在高功率应用中能够快速散热。
此外，它的热膨胀系数较小，使其与一些其他材料（如硅）具有较好的热匹配性。
1.5 光电器件性能由于砷化镓的带隙宽度较小，因此它具有良好的光电转换性能。
它的光电器件可以实现高速、高频率的光通信和激光器。
此外，砷化镓光电器件具有较高的光子产额和较低的消光比，使其在光电子学中得到广泛应用。
2. 砷化镓的制备方法砷化镓的制备方法主要包括化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）、分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）和金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）等。
2.1 化学气相沉积化学气相沉积是一种常用的砷化镓制备方法。
砷化镓的参数
砷化镓的参数砷化镓（GalliumArsenide,称GaAs）一直以来都是电子产品中最重要的材料之一。
由于它体积小、功耗低、能量利用率高，因此它在微处理器、射频放大、模拟电路等电子产品中非常有用，在构建各类半导体时也得到了广泛的使用。
然而，传统的砷化镓薄膜和材料带来的技术难题和过程工艺挑战在不断增加。
因此，了解GaAs的性能及其参数的细微差别对于成功应用GaAs非常重要。
GaAs的结构及功能由其参数决定，可以根据它的表面状态、晶体结构及其它物理参数来评估。
例如，可以用拉曼光谱法评估GaAs 薄膜的厚度及其变化，以及其材料的吸收带和发射带；可以用X射线衍射技术测量GaAs的结构尺寸及其结构的变化、晶体塔德比及其它参数；还可以通过电子显微镜来评估GaAs的表面构造、表面层状态以及晶体结构。
GaAs的参数多样且复杂，但可以根据它的不同参数来分析和评估它的功能性能。
其中最常用的参数包括晶体尺寸、晶体塔德比以及表面形态参数，每个参数都对GaAs功能性能有一定影响。
晶体尺寸是GaAs晶体表面状态的最小单位，它可以帮助电子学家们测量GaAs晶体的空间结构、表面形态及其它物理参数。
晶体尺寸是一个有限的值，严格控制晶体尺寸可以提高GaAs晶体表面完整性，从而增强其性能。
晶体塔德比（TDR）是指GaAs晶体的表面形态、晶向及晶体结构。
它是一种特殊的表面特征，可以识别GaAs晶体的表面形态和晶体定向。
在GaAs的发光器件的制作中，TDR是用来测量器件的光学性能的重要参数之一，以确定结构的完整性及其功能性能。
最后，表面形态参数也是GaAs晶体特性的重要参数。
表面形态参数包括表面粗糙度、表面缺陷、表面张力等。
这些参数可以帮助人们了解GaAs晶体表面的粗糙度、缺陷、张力等，更好地了解GaAs晶体表面形态、晶体结构及其性能，从而更好地控制其功能性能。
总之，砷化镓（GaAs）是一种重要的半导体材料，它的性能及其参数的细微差别都与GaAs晶体的功能性能直接相关。
砷化镓材料物理特性及应用
砷化镓材料物理特性及应用砷化镓（Gallium Arsenide，GaAs）是一种重要的半导体材料，具有许多优秀的物理特性和广泛的应用领域。
砷化镓的物理特性主要包括以下几个方面：1. 常温下具有高的电子迁移率和较高的饱和漂移速度。
砷化镓的电子迁移率约为8500 cm²/Vs，是硅的3倍，这使得砷化镓器件在高频和高速应用中具有优势。
2. 它具有较高的光吸收系数和较高的光电流转换效率，适合用于光电器件。
砷化镓的光吸收系数约为10⁵ cm⁻¹，是硅的100倍，使其成为光电器件的理想选择。
3.它的带隙能够调节。
通过控制砷化镓中镓和砷的组分比例，可以制备出带隙从0.1eV到2.2eV的砷化镓材料，适合不同应用需求。
4. 它具有较高的绝缘子破裂电场强度和热导率。
砷化镓的绝缘子破裂电场强度约为4x10⁵ V/cm，是硅的10倍，这使得它能够承受更高的电场强度。
此外，砷化镓的热导率也较高，约为46.6 W/m·K，是硅的两倍。
砷化镓在各个领域具有广泛的应用：1.光电子器件：砷化镓材料在光电子器件中应用广泛，如光电二极管、激光器、太阳能电池等。
由于砷化镓的高光吸收系数和高光电流转换效率，使得光电器件在通信、光纤通信等领域有着重要的应用。
2.高频和高速器件：砷化镓具有高电子迁移率和高饱和漂移速度，使得它在高频和高速应用中有着重要的地位。
砷化镓可用于制作高速集成电路、微波器件、射频放大器等。
3.红外器件：由于砷化镓带隙能够调节，在红外光谱区域有着较好的吸收能力。
因此，砷化镓被广泛应用于红外探测器、热成像器件等领域。
4.光纤通信：砷化镓激光器是光纤通信中最重要的光源之一，在长达数百公里传输距离的光纤通信中具有广泛应用。
5.太阳能电池：由于砷化镓的高吸收系数和高电子迁移率，使得其在太阳能电池中具有很高的光电转换效率，并且对于光照不良的环境有较好的适应性。
总结起来，砷化镓作为一种具有优秀物理特性的半导体材料，在光电子器件、高频和高速器件、红外器件、光纤通信、太阳能电池等领域有着广泛应用。
砷化镓的化学式
砷化镓的化学式砷化镓是一种重要的半导体材料，其化学式为GaAs。
它由镓和砷两种元素组成，具有优异的电学性能和光学性能，被广泛应用于光电子学、电子学、通信、计算机等领域。
本文将介绍砷化镓的化学式、物理性质、制备方法、应用及安全性等方面的内容。
一、砷化镓的化学式及物理性质砷化镓的化学式为GaAs，其中Ga表示镓元素，As表示砷元素。
它的相对分子质量为144.64，密度为5.31 g/cm，熔点为1238℃，沸点为？。
砷化镓具有非常高的电子迁移率和热导率，同时也具有良好的光学性能。
它是一种直接能隙半导体，其带隙宽度为1.42 eV，在可见光范围内有很好的吸收性能。
此外，砷化镓还具有高的硬度和化学稳定性，不易受到氧化、腐蚀等影响。
二、砷化镓的制备方法砷化镓的制备方法主要有以下几种：1. 气相外延法气相外延法是一种常用的制备砷化镓晶体的方法。
它通过将镓和砷的气态前驱物输送到基片表面，使其在基片上形成砷化镓晶体。
这种方法可以制备出高质量、大尺寸的砷化镓单晶，并且可以控制其形貌和结构。
2. 分子束外延法分子束外延法是一种高温高真空下的制备方法，它通过将分子束照射到基片表面，使其在基片上形成砷化镓晶体。
这种方法可以制备出高质量、低缺陷密度的砷化镓薄膜，并且可以控制其厚度和结构。
3. 液相外延法液相外延法是一种制备砷化镓晶体的传统方法，它通过在高温下将砷和镓的液态前驱物混合，使其在基片上形成砷化镓晶体。
这种方法可以制备出大尺寸的砷化镓晶体，但是晶体质量较差，缺陷密度较高。
三、砷化镓的应用砷化镓作为一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景。
它被广泛应用于光电子学、电子学、通信、计算机等领域，主要包括以下几个方面：1. 光电子学砷化镓具有优异的光学性能，可以用于制备高效的光电器件，如光电探测器、太阳能电池、激光器等。
2. 电子学砷化镓具有高的电子迁移率和热导率，可以用于制备高速、高频的电子器件，如高速场效应晶体管、微波集成电路等。
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图2.1.LEC法示意图
2.1 GaAs单晶材料的制备
2.水平布里奇曼法（HB）
图2.2.HB法示意图
该方法的特点使熔体通过具有一定梯度的温区而获得单晶生长
2.1 GaAs单晶材料的制备
LEC法和HB法是初期的GaAs晶体生长的工艺方法，有一定 的优点和缺点。
HB法
优点——单晶的结晶质量高，工艺设备较简单。 缺点——晶锭尺寸和形状受石英舟形状的限制，最大晶体尺寸
GaAs晶体生长方法有：
2.1 GaAs单晶材料的制备
1.液封直拉法（LEC）
液封直拉法的过程：在一密闭的高压容器内设计好的热系统中，放 置一热解氮化硼（PBN）坩埚，坩埚中装入化学计量比的元素砷、镓和 液封剂氧化硼，升温至砷的三相点后，砷液化和镓发生反应，生成砷化 镓多晶，将砷化镓多晶熔化后，将一颗籽晶与砷化镓熔体相接，通过调 整温度，使砷化镓熔体按一定晶向凝固到籽晶上，实现晶体生长。LEC 法示意图如图2.1所示。
GaAs砷化镓
OUTLINE
GaAs半导体材料的特性 GaAs半导体材料的制备
GaAs半导体材料的应用
GaAs材料的特性
1.1GaAs材料晶体特性
晶体结构：GaAs材料的晶体结构属于闪锌矿型晶格结构， 如图1.1所示。
化学键：四面体键，键角为109°28‘，主要为共价成分。 由于镓、砷原子不同，吸引电子的能力不同，共价键倾向 砷原子，具有负电性，导致Ga-As键具有一定的离子特性， 使得砷化镓材料具有独特的性质。
GaAs材料的制备
2.GaAs材料的制备工艺
GaAs材料的制备，包括GaAs单晶材料
的制备、晶体的加工和将单晶材料加工成外 延材料，外延材料能直接被用于制造IC器件。 其中最主要是GaAs单晶材料的制备。
2.1GaAs单晶材料的制备
GaAs单晶材料的制备流程如下所示：
2.1 GaAs单晶材料的制备
图1.1.GaAs晶体结构
1.1GaAs材料的晶体特性
极性：砷化镓具有闪锌矿型结构，在[111]方向上，由一系列的Ⅲ族
元素Ga及Ⅴ族元素As组成的双原子层（也是电偶极层）依次排列。 在[111]和 方向上是不等效的，从而具有极性，如图1.2所示 。
存在Ga面和As面，在这两个面上形成两种不同的悬挂键，如ຫໍສະໝຸດ 2.1 GaAs单晶材料的制备
从材料特性、工艺特点等方面对上述几种工艺进行比较，如 下表所示，VB/VGF法制备的材料在位错密度、位错分布、电学 均匀性、低应力及机械强度等方面更具有优势。
三种工艺比较
2.2GaAs晶体的加工
晶体长成后，进行热处理以消除应力及改善电学性能，然后， 进行头尾切割、滚圆、定向切割、倒角、研磨、抛光等精细加 工，最终研制成具有优良的几何参数和表面状态的抛光片。
图1.3所示，As面的未成键电子偶促使表面具有较高的化学活泼性，
而Ga面只有空轨道，化学性质比较稳定。这一特性有利于GaAs材 料进行定向腐蚀。
图1.2.GaAs的极性
图1.3.GaAs的悬挂键
1.2GaAs材料的物理化学性质
表1.1.GaAs材料的物理性质
1.2GaAs材料的物理化学性质
化学性质：
2.3GaAs外延片的制备
砷化镓外延片的工艺法有多种。主要包括气相外延（ⅥⅡ）、液 相外延（LPE）、分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积 （MOCVD）等方法。它们可制出的多元、多层、同质、异质、 超晶格和量子阱等结构的外延材料。
GaAs材料的应用
3.GaAs材料的应用
砷化镓材料具有很高的电子迁移率、宽禁带、直接带隙，消耗功 率低的特性，,广泛应用于高频及无线通讯，适于制作IC 器件。 从应用领域来说，主要在光电子领域和微电子领域。 在微电子领域中，使用的化合物半导体材料属于高端产品， 主要用于制作无线通讯（卫星通讯、移动通讯）、光纤通讯、汽 车电子等用的微波器。 在光电子领域中，使用的化合物半导体材料属于低端产品， 主要用于制作发光二极管、激光器及其它光电子器件。用砷化镓 制作的主要电子器件和光电子器件。 主要品种、产品形式和应用领域见下表。
1.4GaAs材料的性能的优缺点
与硅材料比较，砷化镓具有以下优势： 高的能量转换效率：直接跃迁型能带结构，GaAs的能隙为1.43eV，处
于最佳的能隙为1.4～1.5eV之间，具有较高的能量转换率；
电子迁移率高； 易于制成非掺杂的半绝缘体单晶材料，其电阻率可达 以上；
抗辐射性能好：由于III-V族化合物是直接能隙，少数载流子扩散长度较
短，且抗辐射性能好，更适合空间能源领域； 温度系数小：能在较高的温度下正常工作。
1.4GaAs材料的性能的优缺点
砷化镓材料的缺点： 资源稀缺，价格昂贵，约Si材料的10倍； 污染环境，砷化物有毒物质，对环境会造成污染； 机械强度较弱，易碎； 制备困难，砷化镓在一定条件下容易分解，而且砷材料是一种 易挥发性物质，在其制备过程中，要保证严格的化学计量比是 一件困难的事。
室温下，化学性质稳定，在空气中不与氧气、水蒸气等
发生化学反应。室温下，不溶于盐酸，但可与浓硝酸发生 反应，易溶于王水。王水是砷化镓材料常用的清洗剂。
1.3GaAs材料的半导体性质
表1.2.GaAs材料的半导体性能参数
能带结构——直接跃迁型能带结构
1.3GaAs材料的半导体性质
图1.4.300K时砷化镓中载流子迁移率与浓度
4.垂直布里奇曼法(VB) VB法与VGF法基本上市相同的，许多工艺细节基本上是一致
的，最大的区别就是热场与坩埚相对移动的方式不同。VGF技术， 坩埚是不移动的，而是调整各温区的温度，促使生长界面移动；
而VB技术中，热场固定不动，通过驱动坩埚进行移动，导致生
长界面产生相对运动，达到晶体生长的目的。由于控制过程的不 同，设备成本有很大的区别，VB工艺设备相对更便宜。
2.1 GaAs单晶材料的制备
3.垂直梯度凝固法(VGF)
工艺过程： (1)熔化多晶料； (2)开始生长时坩埚底部 <100>方向的籽晶处于慢速 降温的温度梯度； (3)为调节化学计量比在熔体 上方保持一定的As压； (4)生长完毕时晶体慢速冷却 到室温。
图2.3.VGF法示意图
2.1 GaAs单晶材料的制备
为2.5寸；生长周期长，同时熔体与石英舟反应引入 硅的沾污，无法得到高纯GaAs单晶。
LEC法
优点——可生长适用于直接离子注人的高纯非掺杂半绝缘单晶，
单晶纯度高，尺寸大，适于规模生产。 缺点——是结晶质量略差，位错密度较高，生长工艺复杂，工 艺设备昂贵，成本高。
为了进一步提高单晶的质量，随后又发展了一些新工艺， 主要是垂直梯度凝固法(VGF )和垂直布里奇曼法(VB ) 。