[发明专利]一种制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法

权利要求书

1.一种制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是包括下列步骤：

(1)、选择高纯多晶，多晶的迁移率在4500cm²/v.s以上，浓度小于等于3.5×10¹⁵cm^-3，以保证高阻单晶材料的迁移率和背景纯度；

(2)计算掺Si、掺Cu的重量，按单晶备料的程序将料备好；

(3)单晶生长，以保证然Si、Cu在单晶各部位的合理分布；

(4)晶片退火。

2.根据权利要求1所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是：优选地，所述高纯度多晶的迁移率在5000cm²/v.s以上，浓度小于等于3×10¹⁵cm^-3。

3.根据权利要求1或2所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是：优选地，所述高纯度多晶是在HGF九段加热炉中制造的。

4.根据权利要求3所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是根据小熔区浓度分布公式

C_s＝C₀[1-(1-K)exp(-K*x/L)]与单晶生长重量比掺杂公式m/W＝C₀*A/N₀*d，计算出掺Si、Cu的重量，其中，公式中各参数的含义为：C_s为单晶在长度为x的浓度、C₀为熔体掺杂平均浓度、K为掺杂元素的分凝系数、x为单晶头部测试部位、L为拉晶时熔区长度，m/W为重量比、m为掺杂元素总重量、W为拉晶总重量、C₀为熔体掺杂平均浓度、A为掺杂元素原子摩尔量、N₀为阿佛加德罗常数、d为GaAs的固体密度。

5.根据权利要求4所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述的晶体中铜的掺杂量为2.95×10¹⁵/cm³-3.05×10¹⁵/cm³，硅的掺杂量约为0.95×10¹⁶-1.05×10¹⁶/cm³。

6.根据权利要求4所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述单晶生长采用HB法，在水平单晶炉中进行，生长过程中要严格控制熔区的长度为195-205mm。

7.根据权利要求6所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述晶片退火过程包括单晶切片、确定退火时间和退火温度和退火三个步骤。

8.根据权利要求7所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述单晶切片时，单晶片按顺序10-15片分组。

9.根据权利要求8所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是确定退火时间和退火温度时，将单晶片每组头尾做霍尔测试，根据测试结果结合试验数据决定退火时间和退火温度，即如果前后都为P型，退火温度为640-660℃，退火时间14.75-15.25小时，如前后度为N型，退火温度650-670℃，退火29.75-30.25小时；前N后P或前P后N，退火温度640-660℃，退火19.75-20.25小时。

10.根据权利要求9所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述单晶退火时，将晶片放入石英管内密封，石英管内压强小于等于10^-5mmHg。

11.根据权利要求10所述的制备Si、Cu双掺N型高阻GaAs单晶材料的方法，其特征是所述单晶退火时，根据石英管容积在其内部放入余砷，余砷与石英管容积的比例为1.9-2.2mg/cm^-3，以防止晶片表面发生离解。