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6英寸低缺陷掺硫磷化铟晶体制备与性质研究
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作者 李晓岚 高渊 +4 位作者 闫小兵 徐成彦 史艳磊 王书杰 孙聂枫 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期684-690,共7页
低缺陷掺硫磷化铟晶片是光电器件的主要衬底材料,制备6英寸(1英寸=2.54 cm)大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。通过分析6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶生长过程的杂质效应机理、热应力和热场温度分布,并对掺硫磷化铟晶体头、中、尾... 低缺陷掺硫磷化铟晶片是光电器件的主要衬底材料,制备6英寸(1英寸=2.54 cm)大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。通过分析6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶生长过程的杂质效应机理、热应力和热场温度分布,并对掺硫磷化铟晶体头、中、尾切片进行电学性能、位错密度及应力测试,得到载流子浓度与掺杂量、迁移率及位错(腐蚀坑)密度之间的关系,以及掺硫磷化铟晶体易开裂的原因。优化了适合生长6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶的半封闭可调热场系统,通过增加热屏罩,提高了炉体上部空间的气氛温度,降低了晶体内部的温度梯度,从而有效降低了晶体内的残余应力。确定了InP中In2S3的掺杂质量分数最大限度(≤300×10^(-6)),得到了低位错密度(<3000 cm^(-2))的磷化铟晶体,并有效地降低了晶体开裂的概率,实现了6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶的重复生长。 展开更多
关键词 掺硫磷化铟 晶体生长 杂质效应 位错(腐蚀坑)密度 晶体开裂
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富磷半绝缘磷化铟晶体生长的行波磁场调控
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作者 邵会民 史睿菁 +4 位作者 李早阳 孙聂枫 姜剑 毛旭瑞 宋瑞良 《半导体技术》 北大核心 2025年第9期901-907,共7页
针对高压垂直梯度凝固(HP-VGF)法生长InP晶体,建立了行波磁场作用下的晶体生长流动传热数值模型,并结合晶体生长实验研究了磁场对富磷半绝缘InP晶体中缺陷生成与掺杂分布的调控作用。研究结果表明,行波磁场可以在InP熔体中产生足够大的... 针对高压垂直梯度凝固(HP-VGF)法生长InP晶体,建立了行波磁场作用下的晶体生长流动传热数值模型,并结合晶体生长实验研究了磁场对富磷半绝缘InP晶体中缺陷生成与掺杂分布的调控作用。研究结果表明,行波磁场可以在InP熔体中产生足够大的洛伦兹力,使得熔体流动增强且温度分布发生变化;磁场调控使孪晶形核概率降低了15%,促进富磷熔体中气泡的逃逸,获得少气孔甚至无气孔的InP晶体,并能够减少晶体中心位错和提高Fe掺杂及轴向电学参数的均匀性。本研究可为生长大尺寸高品质InP晶体提供参考。 展开更多
关键词 磷化铟 单晶 孪晶 半绝缘 磁场 位错
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lnP快速注入合成、提纯与大尺寸高品质多晶制备
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作者 李贺斌 王书杰 +4 位作者 孙聂枫 姜剑 邵会民 康永 谷伟侠 《半导体技术》 北大核心 2025年第8期809-814,共6页
高纯InP是制备高品质单晶的基础,通过分析InP注入合成过程及动力学,阐明了InP快速注入合成与提纯机理。注入合成与提纯的主要机制为:注入合成速率快,其他耗材对合成熔体的污染少;高压气泡形成与迁移过程起到吸收易挥发杂质元素的作用;... 高纯InP是制备高品质单晶的基础,通过分析InP注入合成过程及动力学,阐明了InP快速注入合成与提纯机理。注入合成与提纯的主要机制为:注入合成速率快,其他耗材对合成熔体的污染少;高压气泡形成与迁移过程起到吸收易挥发杂质元素的作用;注入合成后提拉生长可以对多晶锭进一步提纯。基于晶体生长原理,分析了富铟生长和富磷生长缺陷的形成机制。通过控制熔体的配比度,获得了抑制上述缺陷的条件。通过InP快速注入合成实验,在2.5 h内合成18 kg InP多晶,制备出直径150~180 mm适用于6英寸(1英寸=2.54 cm)及8英寸垂直梯度凝固(VGF)法单晶生长用高品质多晶,其迁移率为4400~4500 cm^(2)/(V·s),载流子浓度为1.5×10^(15)~3.5×10^(15)cm^(-3)。 展开更多
关键词 INP 注入合成 提拉生长 多晶 提纯 结晶
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垂直Bridgman生长CdTe过程的数值模拟 被引量:11
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作者 魏彦锋 方维政 +2 位作者 张小平 杨建荣 何力 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期853-859,共7页
采用 Galerkin有限元算法 ,计算了垂直 Bridgman生长 Cd Te过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状 ,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响 .计算结果表明 ,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面 ,适当增加结晶区... 采用 Galerkin有限元算法 ,计算了垂直 Bridgman生长 Cd Te过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状 ,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响 .计算结果表明 ,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面 ,适当增加结晶区域的温度梯度也是改善固液界面形状的一个有效方法 .同时 ,通过对生长系统中的热流分析 ,表明在生长过程的中间阶段 ,热量交换主要集中在梯度区附近 。 展开更多
关键词 CDTE 垂直Bridgman方法 有限元法 数值模拟
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Φ200mm太阳能用直拉硅单晶生长速率研究 被引量:7
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作者 任丙彦 羊建坤 李彦林 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期106-108,120,共4页
介绍了Φ200mm的太阳能用直拉硅(CZ Si)单晶生长中,采用热屏、复合式导流系统及双加热器改造直拉炉的热系统,进行不同热系统下的拉晶试验,平均拉速从0.6 mm/min提高到0.9 mm/min。用有限元法模拟了氩气的流场及单晶炉的热场,模拟结... 介绍了Φ200mm的太阳能用直拉硅(CZ Si)单晶生长中,采用热屏、复合式导流系统及双加热器改造直拉炉的热系统,进行不同热系统下的拉晶试验,平均拉速从0.6 mm/min提高到0.9 mm/min。用有限元法模拟了氩气的流场及单晶炉的热场,模拟结果表明:改造后的氩气流场被优化,界面附近的晶体纵向温度梯度增加,熔体纵向温度梯度减小。 展开更多
关键词 太阳能直拉硅 热屏 双加热器 有限元法
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垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时固液界面形状的控制 被引量:3
6
作者 李万万 桑文斌 +4 位作者 闵嘉华 郁芳 张斌 王昆黍 曹泽淳 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期535-541,共7页
采用有限元法对探测器材料 Cd Zn Te的晶体生长过程进行了热分析 ,研究了不同因素对生长过程中固液界面形状的影响 .模拟结果表明 ,当坩埚下降速度约为 1m m/ h时 ,可获得接近水平的固 -液界面 .晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基... 采用有限元法对探测器材料 Cd Zn Te的晶体生长过程进行了热分析 ,研究了不同因素对生长过程中固液界面形状的影响 .模拟结果表明 ,当坩埚下降速度约为 1m m/ h时 ,可获得接近水平的固 -液界面 .晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致 .因此 ,通过适当选择和调节坩埚下降速度可获得高质量晶体 . 展开更多
关键词 CDZNTE 垂直布里奇曼法 有限元法
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SiC单晶生长研究进展 被引量:3
7
作者 陈之战 施尔畏 +1 位作者 肖兵 庄击勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 2002年第6期32-34,38,共4页
SiC单晶生长是一个引人注目的研究热点,受到各国政府、科研人员的广泛关注。本文综述了SiC单晶生长的研究进展,对目前广泛采用的PVT法进行了详细介绍,讨论了原料、籽晶、温度、温度梯度、载体气压对单晶生长和质量的影响。对今后的研究... SiC单晶生长是一个引人注目的研究热点,受到各国政府、科研人员的广泛关注。本文综述了SiC单晶生长的研究进展,对目前广泛采用的PVT法进行了详细介绍,讨论了原料、籽晶、温度、温度梯度、载体气压对单晶生长和质量的影响。对今后的研究方向提出了看法。 展开更多
关键词 SIC 单晶生长 PVT法 碳化硅 半导体材料
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LEC法生长高质量6英寸InP单晶 被引量:4
8
作者 邵会民 孙聂枫 +4 位作者 张晓丹 王书杰 刘惠生 孙同年 康永 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第8期617-622,651,共7页
制备大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。对于制备大尺寸半绝缘InP单晶而言,由于其需要在高温高压环境下生长,随着热场尺寸的增大,炉体中气氛以及熔体中的对流增大,因而易产生孪晶和多晶。采用液封直拉(LEC)技术,通过多温区热场... 制备大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。对于制备大尺寸半绝缘InP单晶而言,由于其需要在高温高压环境下生长,随着热场尺寸的增大,炉体中气氛以及熔体中的对流增大,因而易产生孪晶和多晶。采用液封直拉(LEC)技术,通过多温区热场优化设计,调节各段加热器功率,降低了大尺寸热场温度梯度,提高了热场的对称性和稳定性,获得了平坦的固液界面,同时采用平缓放肩工艺抑制孪晶的形成。重复生长出约9.5 kg的6英寸(1英寸=2.54 cm)InP单晶,直径6英寸以上的单晶部分长度大于67 mm。测试结果表明,单晶片位错密度小于1×104 cm-2,电阻率大于107Ω·cm。从晶体生长和测试结果可以看出,合适的温度梯度可以使固液界面比较平坦,有效降低InP晶体的位错密度,电阻率片内均匀性为8.7%。 展开更多
关键词 INP单晶 液封直拉(LEC)法 温度梯度 位错密度 平缓放肩工艺
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含氮CZ硅力学行为研究 被引量:2
9
作者 石志仪 谢书银 +2 位作者 佘思明 李立本 张锦心 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期174-180,共7页
用抗弯强度方法测定不同含氮量的原生和经550℃,750℃及900℃不等时热处理后直拉硅(NCZ-Si)的力学性能变化,结合红外光谱分析热处理过程氧、氮含量及形态的改变,认为在含氮直拉硅中,氮是以聚集在位错周围的氮氧硅络合物及氮氧硅沉淀初... 用抗弯强度方法测定不同含氮量的原生和经550℃,750℃及900℃不等时热处理后直拉硅(NCZ-Si)的力学性能变化,结合红外光谱分析热处理过程氧、氮含量及形态的改变,认为在含氮直拉硅中,氮是以聚集在位错周围的氮氧硅络合物及氮氧硅沉淀初期微粒等多种形式钉扎位错的。 展开更多
关键词 单晶制备 含氮CZ硅 直拉硅 力学行为
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热处理和淬火的未掺杂半绝缘LEC GaAs的均匀性 被引量:2
10
作者 杨瑞霞 李光平 +2 位作者 汝琼娜 李静 罗晋生 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 1996年第1期68-74,共7页
对未掺杂原生LECSIGaAs单晶在500~1170℃温度范围进行了单步、两步和三步热处理及淬火,研究了这种热处理对EL2分布的影响,并检测了位错和As沉淀的变化。结果表明,650℃以上温度的热处理可以改善EL2分布... 对未掺杂原生LECSIGaAs单晶在500~1170℃温度范围进行了单步、两步和三步热处理及淬火,研究了这种热处理对EL2分布的影响,并检测了位错和As沉淀的变化。结果表明,650℃以上温度的热处理可以改善EL2分布均匀性,且在650~950℃温度范围的热处理中,EL2均匀性的改善与热处理后的降温速率无明显联系。此外,两步或三步热处理的样品中EL2分布甚至比单步热处理样品中更优。950℃以下的热处理和淬火对位错和As沉淀无明显影响。但是1170℃热处理井淬火后位错密度增加大约30%,As沉淀消失。对经1170℃淬火的样品再进行80O℃或950℃的热处理,As沉淀重新出现。EL2分布的变化可能与点缺陷、位错和As沉淀的相互作用有关。文中提出了这种相互作用的模型,利用该模型可解释不同条件热处理后EL2分布的变化。 展开更多
关键词 EL2 热处理 淬火 位错 砷沉淀 砷化镓
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导模法生长大尺寸高质量β-Ga2O3单晶 被引量:7
11
作者 练小正 张胜男 +3 位作者 程红娟 齐海涛 金雷 徐永宽 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期622-626,共5页
以高纯Ga2O3为原料,使用自主设计的单晶生长炉,采用导模(EFG)法生长了2英寸(1英寸=2.54 cm)未掺杂的高质量β-Ga2O3单晶。研究了保护气氛对抑制Ga2O3原料高温分解速率的影响,对制备的β-Ga2O3单晶的晶体质量、位错和光学性能进行了... 以高纯Ga2O3为原料,使用自主设计的单晶生长炉,采用导模(EFG)法生长了2英寸(1英寸=2.54 cm)未掺杂的高质量β-Ga2O3单晶。研究了保护气氛对抑制Ga2O3原料高温分解速率的影响,对制备的β-Ga2O3单晶的晶体质量、位错和光学性能进行了测试和表征。结果表明,CO2保护气氛能够极大地抑制Ga2O3材料的高温分解,当CO2生长气压为1.5×105Pa时,Ga2O3的平均分解速率低于1 g/h。(100)面β-Ga2O3单晶的X射线衍射(XRD)摇摆曲线测试结果表明,其半高宽低至29 arcsec,表明晶体具有较高的质量;对晶体(100)面进行了位错腐蚀,结果显示其位错密度较低,约为4.9×10^4cm^-2;傅里叶变换红外光谱仪测试结果显示,β-Ga2O3单晶在紫外、可见光透过率达到80%以上。 展开更多
关键词 β-Ga2O3单晶 宽带隙半导体 导模(EFG)法 晶体生长 透过率
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图像处理技术在单晶硅生产监测中的应用研究 被引量:3
12
作者 韩晓军 王晓明 赵晴晴 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期346-348,共3页
以半导体材料单晶生长为背景,利用图像处理与分析技术对单晶生产过程进行监测研究。晶体生长是具有相变与移动边界的复杂分布参数系统,但是单晶炉所采用的监测控制手段仍然是相当基本的,以至阻碍了高纯度、高均匀性、高完整性和大直径... 以半导体材料单晶生长为背景,利用图像处理与分析技术对单晶生产过程进行监测研究。晶体生长是具有相变与移动边界的复杂分布参数系统,但是单晶炉所采用的监测控制手段仍然是相当基本的,以至阻碍了高纯度、高均匀性、高完整性和大直径半导体单晶材料的生产。在对现场摄取的单晶生长图像序列进行边缘检测和二值化等预处理的基础上,优化设计了自动阈值分割算法,有效地提取了几何特征量,直观给出了单晶生长固体-液体界面的图像信息。对计算机视觉检测和分析应用于单晶生产作了有益的探索。 展开更多
关键词 单晶生长 图像处理 自动阈值分割 几何轮廓线
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基于混合式自调整模糊控制的单晶炉提拉速度控制系统 被引量:3
13
作者 赵葵银 胡俊达 吴俊 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期32-33,62,共3页
采用自调整因子混合式模糊PID控制方法,对单晶炉的提拉速度进行控制。工程实际运行表明,该方法不仅能够提高系统的鲁棒性,还可以提高系统的动静态性能,获得了满意的控制效果。
关键词 单晶炉 提拉速度 自调整模糊控制器 鲁棒性
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VB-GaAs单晶生长技术 被引量:3
14
作者 林健 牛沈军 兰天平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期293-296,共4页
半导体GaAs单晶材料通常用于制作激光二极管和高亮度发光二极管。对于激光二极管而言,特别需要低位错材料。简要阐述了垂直布里奇曼(VB)法生长GaAs单晶材料的动力学原理及VB-GaAs单晶的生长技术。本技术可实现低位错GaAs单晶材料的生长... 半导体GaAs单晶材料通常用于制作激光二极管和高亮度发光二极管。对于激光二极管而言,特别需要低位错材料。简要阐述了垂直布里奇曼(VB)法生长GaAs单晶材料的动力学原理及VB-GaAs单晶的生长技术。本技术可实现低位错GaAs单晶材料的生长,拉制的50 mm掺硅GaAs单晶的平均位错密度为500 cm-2,最大为1000 cm-2。 展开更多
关键词 垂直布里奇曼法 砷化镓 单晶 位错密度
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利用装置环形永磁场的直拉炉(PMCZ)生长单晶硅和掺锗硅晶体 被引量:4
15
作者 张维连 孙军生 +1 位作者 张恩怀 李嘉席 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期309-312,共4页
设计了一种永磁 (钕铁硼 )环形磁场装置代替常规电磁场用于直拉炉生长单晶硅和掺锗单晶硅 (PMCZ法 ) .磁力线呈水平辐射状均匀分布 .只要磁场强度足够强 ,即可有效地抑制熔体中热对流和晶体旋转产生的离心强迫对流 ,从而有效地抑制了固... 设计了一种永磁 (钕铁硼 )环形磁场装置代替常规电磁场用于直拉炉生长单晶硅和掺锗单晶硅 (PMCZ法 ) .磁力线呈水平辐射状均匀分布 .只要磁场强度足够强 ,即可有效地抑制熔体中热对流和晶体旋转产生的离心强迫对流 ,从而有效地抑制了固液界面处的温度波动 ,降低以至消除微观生长速率的起伏 ,造成了一种类似于空间微重力环境下生长晶体的条件 .在这种条件下 ,杂质和掺杂剂的运动方式受扩散规律控制 .利用这种装置生长了掺锗 (Ge∶ Si重量比为 1.0 % ,5 .0 %和 10 .0 % )和不掺锗的硅晶体 ,获得了氧浓度较低 ,掺杂剂径向分布均匀性好的较高质量的晶体 .该装置磁场强度可方便地通过调节磁环之间相对位置及磁环相对固液界面位置进行调控 。 展开更多
关键词 永磁场 直拉炉 锗硅单晶 单晶硅 掺杂
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砷化镓单晶的等效微重力生长 被引量:2
16
作者 徐岳生 李养贤 +2 位作者 刘彩池 王海云 郝秋艳 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 2000年第4期309-311,共3页
论述了砷化镓晶体的等效微重力生长的原理和所采用的方法 ,并讨论了主要结果。
关键词 扩散机理 砷化镓单晶 等效微重力生长
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CZ-Si单晶中流动图形缺陷的本性探究 被引量:2
17
作者 乔治 刘彩池 +1 位作者 张彦立 史严 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期257-259,共3页
CZ-Si单晶中的流动图形缺陷(FPDs)是否属于空洞型缺陷,目前尚有争议。通过光学显微镜和原子力显微镜对其结构进行了细致地研究。实验发现,FPDs外形如抛物线,在硅片中呈内高外低分布,并且在其顶端附近还存在一单型或双型的八面体空洞,其... CZ-Si单晶中的流动图形缺陷(FPDs)是否属于空洞型缺陷,目前尚有争议。通过光学显微镜和原子力显微镜对其结构进行了细致地研究。实验发现,FPDs外形如抛物线,在硅片中呈内高外低分布,并且在其顶端附近还存在一单型或双型的八面体空洞,其尺寸、结构及类型与COPs、LSTDs缺陷都非常相似。所有这些都表明,FPDs为空洞型缺陷。本次实验结果将有助于对空洞型缺陷本性及其消除机制的进一步研究。 展开更多
关键词 CZ-SI 流动图形缺陷(FPDs) 空洞型缺陷
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密闭式热场下<111>晶向Si单晶高晶转生长研究 被引量:1
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作者 刘锋 韩焕鹏 +4 位作者 李丹 王世援 吴磊 周传月 莫宇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期136-139,共4页
在Kayex CG6000单晶炉上采用优化的350 mm密闭式热场,在23~25 r/min高晶转下用直拉法拉制出了Φ76.2~125 mm、n型高阻〈111〉晶向Si单晶,单晶的外形和径向电阻率均匀性良好。对〈111〉晶向Si单晶在高晶转下生长容易出现扭曲变形、棱面... 在Kayex CG6000单晶炉上采用优化的350 mm密闭式热场,在23~25 r/min高晶转下用直拉法拉制出了Φ76.2~125 mm、n型高阻〈111〉晶向Si单晶,单晶的外形和径向电阻率均匀性良好。对〈111〉晶向Si单晶在高晶转下生长容易出现扭曲变形、棱面较宽现象的原因进行了分析。通过添加热屏,加强热场的保温和热屏的隔热作用,及缩小等径生长阶段熔Si液面与热屏间的距离,提高了晶体结晶前沿的温度梯度。从而避免了〈111〉晶向Si单晶的扭曲变形,减小了单晶棱面宽度,同时有利于消除晶体的漩涡缺陷。 展开更多
关键词 硅单晶 〈111〉晶向 直拉法 高晶转 密闭式热场
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SiGe合金单晶生长研究 被引量:1
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作者 刘锋 毛陆虹 +3 位作者 韩焕鹏 王义猛 李丹 何秀坤 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期328-332,共5页
通过改进SiGe单晶生长热场和Ar气流动方式,并采用合适的生长速度,优化调整SiGe单晶生长控制工艺参数,有效控制了SiGe单晶的位错密度。采用直拉(CZ法)在国产TDR-62Si单晶炉上,采用150 mm密闭式热系统,生长出了Ge质量分数为9.79%~12.92%... 通过改进SiGe单晶生长热场和Ar气流动方式,并采用合适的生长速度,优化调整SiGe单晶生长控制工艺参数,有效控制了SiGe单晶的位错密度。采用直拉(CZ法)在国产TDR-62Si单晶炉上,采用150 mm密闭式热系统,生长出了Ge质量分数为9.79%~12.92%、Φ为50~60mm的SiGe单晶。可应用于X射线单色器、探测空间γ射线的透镜及热电器件,还可用作部分光电器件和量子阱器件SiGe同质外延生长的衬底。 展开更多
关键词 锗硅单晶 锗的质量分数 单晶生长 直拉法 位错密度
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LEC技术生长3inch掺Si GaAs单晶的研究 被引量:2
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作者 赖占平 齐德格 +4 位作者 高瑞良 杜庚娜 刘晏凤 周春锋 高峰 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 2000年第4期312-315,共4页
采用高压LEC工艺生长 3inch掺SiGaAs单晶 ,掺杂浓度大于 1× 1 0 18 cm3,晶体位错密度小于 1× 1 0 4 cm2 。实验发现 ,采用PBN坩埚和使用水含量较高的氧化硼做覆盖剂 ,固液交界面处均会产生浮渣 ,造成无法引晶。而实际掺杂量... 采用高压LEC工艺生长 3inch掺SiGaAs单晶 ,掺杂浓度大于 1× 1 0 18 cm3,晶体位错密度小于 1× 1 0 4 cm2 。实验发现 ,采用PBN坩埚和使用水含量较高的氧化硼做覆盖剂 ,固液交界面处均会产生浮渣 ,造成无法引晶。而实际掺杂量应为理论计算值的 4倍以上。 展开更多
关键词 掺杂 LEC工艺 晶体生长 砷化镓单晶
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