GaAs半導體表面的等離子氮鈍化特性研究

許留洋，高　欣，袁緒澤，夏曉宇，曹曦文，喬忠良，薄報學

(長春理工大學 高功率半導體激光國家重點實驗室，吉林 長春　130022)

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GaAs半導體表面的等離子氮鈍化特性研究

許留洋，高欣，袁緒澤，夏曉宇，曹曦文，喬忠良，薄報學*

(長春理工大學 高功率半導體激光國家重點實驗室，吉林 長春130022)

采用射頻(RF)等離子方法，對GaAs樣品進行了150 W高功率等離子氮鈍化及快速退火處理。經過該方法鈍化后的樣品，光致發光(PL)強度上升了91%。XPS分析得出，GaAs樣品表面的氮化效果隨著氮等離子體功率的增加而逐漸趨于明顯。氮化后的樣品表面未發現氧化物殘余。樣品在空氣中加熱放置30 d，PL強度下降不明顯，說明表面鈍化層具有良好的穩定性。

等離子；XPS；PL；GaAs

*Corresponding Author,E-mail:bbx@cust.edu.cn

1　引　　言

高濃度表面態在禁帶中造成費米釘扎現象[1]，對GaAs基高功率半導體激光器的腔面穩定性帶來嚴重影響。研究人員嘗試采用多種鈍化方法改善或解決這一問題。含硫鈍化液對GaAs表面具有明顯的PL增強效果[2]，但生成的硫化物表面層性能不穩定，空氣中鈍化效果不能夠長期保持；同時，溶液中常含有雜質元素，會造成器件鈍化表面的二次污染。利用外延的方法在GaAs表面生長一層GaN，具有化學性質穩定、熱導率高等優點，生成的GaN薄膜也能起到很好的鈍化效果[3]。但較高的外延生長溫度及大型昂貴的外延生長設備條件使得該方法并不適合實際器件的制作工藝。

對GaAs表面進行等離子氮鈍化，使氮離子與表面GaAs反應生成GaN層，可以起到很好的鈍化作用[4-5]。然而低功率下的氮等離子體與GaAs表面很難反應；……