中国粉体网讯 InP是重要的III-V族化合物半导体材料之一，InP单晶首先是由Mullin于1965年用高压液封直接法拉制成功的。
进入20世纪70年代后期，以InP单晶为衬底制作的长波长激光器首次实现室温下激射后，InP单晶开始引起人们的重视。
20世纪80年代以来，InP单晶生长技术日趋成熟，拉晶设备不断改进，并实现自动控制，这些都大大促进了InP单晶质量的提高。同时以InP为衬底制造的激光器实际应用于光纤通信工程中，InP单晶初步进入实用阶段。
近几年来大量的研究已表明，InP的高电场电子漂移速度比GaAs高，适合制造高速高频器件。此外InP的热导率、太阳能转换效率、抗辐射特性等均优于GaAs，适合制造集成电路、微波毫米波器件、太阳能电池等。
InP是化合物半导体，相比于元素半导体材料，化合物半导体材料在制备工艺中面临着一个很大的问题—材料的化学配比问题。化学计量比的偏离可能会造成最终得到的材料所含元素严重偏向某种元素，可能会形成某元素的第二相沉淀，同时使得空位、间隙原子、反位等一些本征缺陷产生，这些本征缺陷又与其他缺陷、杂质作用，最终造成材料中杂质、缺陷产生及分布等状况产生很大差异，影响到最终所获得的材料的质量。下面具体阐述一下InP单晶的主要缺陷。
InP中的缺陷主要分为本征缺陷和非本征缺陷。
本征缺陷
点缺陷
本征点缺陷由于原子的错排而形成，是材料中最简单的结构缺陷。具体到InP晶体，点缺陷包括磷空位、磷反位、磷间隙、铟空位、铟反位、铟间隙等。虽然半导体材料中的缺陷错综复杂，但基本上都可以认为是这些点缺陷阵列所构成。
InP中的本征点缺陷示意图
线缺陷
材料中，由于晶格排列错乱，彼此互相连接而形成一种线状的缺陷，即为位错。位错属于线缺陷，也是最为重要的一种线缺陷。位错一般会贯穿整个晶体，而终止于晶体的表面，极少数位错会在晶体内部融合或抵消。因此，通常情况下，可以选用特定的腐蚀溶剂对晶体表面进行择优化学腐蚀，显示出位错腐蚀坑，用腐蚀坑的密度来表征晶体的位错密度。
位错腐蚀坑形貌
分剪切应力是产生位错的最直接原因，而InP的分剪切应力非常低，只有1.8N/mm2，这也是难于实现低位错密度InP单晶材料的根本所在。由于原子错排、晶格畸变等因素，材料中容易产生应力，并且应力容易在位错芯附近集中，使得位错芯附近容易聚集杂质，这些都会导致器件的漏电流增大，致使器件的性能大大降低，严重时直接造成器件的损坏。
此外，在异质外延工艺中，由于晶格失配所形成的位错可以在适当的条件下增殖，容易“生长”至外延层，形成位错线，甚至位错网格，对外延层造成影响。同时，位错还会引入新的能级，导致器件的发光效率下降，增加了阈值，加速了器件的退化。因此，对于高质量的InP材料制备工艺来说，采用积极有效的方法抑制位错的产生和增值是目前亟待解决的技术难题之一。
非本征缺陷
InP中的非本征缺陷通常是由其他原子引起的。InP中的杂质是非本征缺陷中重要的一类缺陷。材料中的杂质通常以间隙式或替位式两种方式存在。
InP中的杂质原子存在位置示意图
InP中的杂质有非故意引入的和故意掺入的杂质。
InP中非故意引入的杂质是在晶体生长过程中，由于容器沾污、原材料纯度不够等原因不可避免地引入的杂质，如C、Si等杂质，直接影响材料的质量。
故意掺入的杂质通常是为获得特定导电类型的材料，而在制备工艺过程中掺入的。InP材料主要分为n型、p型和半绝缘型几种不同电特性类型的材料。其中，n型InP主要通过掺入硫、锡获得。p型InP主要通过掺入锌等获得。半绝缘型InP材料主要通过掺入铁或高温退火非掺杂材料获得。
由于受化学配比、热场分布、分凝效应等影响，铁及硫在InP中分布存在着不均匀性。尤其是在掺铁InP中，因铁的分凝系数较小，很可能造成晶锭头尾部铁含量产生非常大的差异，影响着晶体的有效利用率。
InP中铁、硫的掺入还可能会使得晶格常数、晶体内应力等发生变化，而热应力是位错等缺陷产生的主要原因。因此，当掺入的杂质在材料中分布不均匀时，会相应引起晶体材料结构特性、电学特性、光学特性等方面的变化，对晶体的晶格完整性、均匀性等造成很大影响。
InP要求要有较高的均匀性和较低的缺陷密度。因而，研究如何使得掺入的杂质更均匀、不必要的杂质含量尽可能减少、缺陷密度尽可能地降低，对于InP的制备、应用具有实际的指导意义。
（中国粉体网/山川）
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