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行業動態
磷化鎵、磷化銦、磷化銦單晶介紹及供應廠商
發布時間 : 2018-11-24 瀏覽次數 : 6335

 


1.磷化鎵

【英文名】gallium phosphide

【結構式】GaP

【分子量】100.69

【物化性質】橙色透明的晶體。熔點1477℃,相對密度4.13,其離解壓為((3.5±1) MPa。難溶于稀鹽酸、濃鹽酸、硝酸,是半導體。

【質量標準】國家標準《磷化鎵單晶》Gs/T 20229-2006

注:晶片幾何參數的其他要求由供需雙方商定。

【用途】用于太陽能電池轉換率高的In-GaAs P/InP等半導體中。

發光二極管大量用于控制燈、顯示儀表或面發光元件等,發光二極管所用磷化物半導體有GaP, GaAsP等。紅色發光二極管使用GaP或GaAsP等,黃、橙色發光二極管以GaAsP為主體。

【制法】目前主要用高壓單晶爐液體密封技術和外延方法制備磷化鎵晶體。

(1)液體密封直拉法采用高壓單晶爐,將多晶磷化鎵加入單晶爐的合金石英坩堝 ,再經抽真空、熔化,在充以5.5 MPa氬氣壓下,用三氧化二硼液封拉晶。因磷化鎵分解壓力很大,在典型生長條件下,有一定量的磷溢出并與三氧化二硼作用,使三氧化二硼透明性變差,并有部分冷凝在觀察孔上妨礙觀察,為此可用X射線掃描及稱量法等來控制晶體直徑,制得磷化鎵單晶成品。

(2)合成溶質擴散法(SSD法)將鎵放入石英坩堝中,鎵源溫度在1100~1150℃之間,坩堝底部放磷化鎵籽晶處溫度為1000~1050℃,磷源溫度為420℃,這時產生約0.1MPa磷蒸氣壓,在1150℃磷化鎵的離解壓為0.67Pa,所以在0.1 MPa磷蒸氣壓下,磷化鎵可以穩定生長。開始時,磷蒸氣與處在高溫的鎵表面反應生成磷化鎵膜。此磷化鎵溶于下面的鎵液中并向坩堝底部擴散,由于坩堝底部溫度較低,當磷化稼超過溶解度時,就會析出晶體,如磷源足夠,最后會將鎵液全部變成磷化鎵晶體。

(3)磷化鎵外延生長用上述方法制備的單晶主要用來作襯底。用液、氣相外延方法能用來制備薄膜單晶。

磷化鎵液相外延方法主要有浸漬法、轉動法和滑動舟法,目前采用較多的是滑動舟法。氣相外延主要有:Ga-PC13-H2;Ga-HCl-PH3-H2;GaP-H2O(HCl)-H2系統和MOCVD法(金屬有機熱分解氣相生長法)。

最近采用InP與InGaAsP多層結構半導體開發了具有光增幅、光演算、光記憶等功能的元件。

【安全性】應貯存在陰涼、通風、干燥、清潔的庫房內,容器必須密封,不可與有毒物品和腐蝕性物品共貯混運。運輸時要防雨淋和烈日曝曬。裝卸時要小心輕拿輕放,嚴禁猛烈撞擊,防止包裝容器破裂。

裝入玻璃安瓿,瓶口要密封,每瓶凈重100g,0.5kg或lkg。外套木箱,箱與瓶之間用塑料圈墊實,每箱裝12小瓶。

失火時,可用水、砂土、各種滅火器進行撲救。

2.磷化銦

【英文名】indium phosphide

【結構式】InP

【分子量】145.79

【物化性質】具有瀝青光澤的深灰色晶體。熔點1070℃,熔點下離解壓為2.75MPa。極微溶于無機酸。介電常數10.8,電子遷移率約4600cm2/(V·s),空穴遷移率約150cm2/(V·s)。具有半導體的特性。

【質量標準】國家標準《磷化錮單晶》GB/T 20230-2006

表1磷化銦單晶的導電類型、摻雜劑、電學參數

表2磷化銦單晶位錯密度

表3磷化銦單晶片的幾何參數

【用途】用作半導體材料,用于光纖通信技術,需要1.1~1.6um范圍內的光源和接收器。在InP襯底上生長InGaAsP雙異質結激光器既能滿足晶格匹配,又能滿足波長范圍的要求。

【制法】用高壓單晶爐制備磷化銦單晶是最主要的方法,并用摻等電子雜質的方法降低晶體的位錯密度。而氣相外延多采用In-PCI3-H2系統的歧化法,在該工藝中用銦(99.9999%)和三氯化磷(99.999%)之間的反應來生長磷化銦層。

氣相外延將石英反應管放在雙溫區電爐中,已凈化的高純氫氣經計量通入,氫氣也用來稀釋三氯化磷,此時鼓泡器保持在0℃,通過反應管內的氫氣線速度為14cm/min。外延生長分為兩個階段進行。

在第一階段,將盛有銦的石英舟放在電爐中源區,通入氫氣并加熱到700~850℃,再用氫氣三氯化磷引入,在銦源上方被還原成磷蒸氣和氯化氫氯化氫與銦反應生成一氯化銦蒸氣在管中遷移。磷溶解在銦中直至飽和。

在第二階段,銦源保持在原位置不加熱,單晶襯底放在電爐的第二加溫區后,在氫氣氣氛下加熱到600~750℃。首先用氫氣將三氯化磷引入到管內對襯底進行氣相腐蝕,清洗襯底表面。再將氫氣直接引入反應管,并把源加熱到它的過飽和溫度(在操作中此溫度比襯底晶體的溫度高100℃)。然后通過氫氣鼓泡將三氯化磷引入,這時磷蒸氣與在源區生成的一氯化銦反應,在襯底上淀積生長出磷化銦層。當外延生長完成后,向系統中通入純氫氣,將兩個溫區冷卻到室溫,取出產物,制得磷化銦成品。


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磷化銦單晶是周期系第Ⅲ、V族化合物半導體。化學分子式為InP。共價鍵結合,有一定的離子鍵成分。屬閃鋅礦型結構,為復式晶格,晶格常數是0.58688nm。

中文名磷化銦單晶外文名indium phosphide single crystal屬    于周期系第Ⅲ、V族化合物半導體化學分子式InP結合鍵共價鍵晶    型閃鋅礦型結構

目錄

  1. 1 特點
  2. 2 主要用途
  3. 3 制備方法
  4. 4 安全信息

特點


第一布里淵區為截角八面體,導帶極小值位于布里淵區中心,電子有效質量為0.077m,m為電子慣性質量;價帶極大值位于布里淵區中心,空穴有效質量約0.8m,是直接帶隙半導體。室溫時,禁帶寬度為1.34eV。較純晶體電子和空穴遷移率分別為0.46m2/(V·S)和1.5×10-2m2/(V·S)。摻入II族、IV族或Ⅵ族原子可制成P型或n型材料。本征載流子濃度1.0×1020/m3,本征電阻率8×10-4Ω·m。590nm光的折射率為3.45。其熔點1070℃,可用區域熔煉或直拉法制備單晶;用擴散、離子注入、外延、蒸發等方法制備p-n結、異質結、肖特基結;用分子束外延、金屬有機物化學氣相淀積方法可制備超晶格材料。是制備長波長(1.3~1.6μm)InGaAsP激光器的襯底材料。 [1] 

主要用途


InP已經成為非常重要的半導體材料之一,主要應用于光電子技術和微波技術領域,而另一大有發展前途的應用領域是太陽能動力技術。

制備方法

編輯
磷化銦單晶的制備操作步驟包括如下兩道:
(1)合成磷化銦多晶。合成操作是讓高純的磷蒸氣與熔融高純銦直接發生作用,多采用水平定向結晶法和區域熔煉法。
(2)制備摻雜磷化銦單晶。一般采用高壓溶液提拉法,是將盛有磷化銦多晶的石英坩堝置于高壓設備內進行,用電阻絲或高頻加熱,惰性氣體保護(壓力3×106Pa)下讓晶體生長。為了提高InP單晶質量,降低位錯密度,可通過摻雜(如Sn、S、Zn、Fe、Ga、Sb等)以減少位錯。摻雜是往多晶中放人中間摻人物,使之在熔融和結晶過程中得予擴散實現。 [2] 

安全信息

編輯
危險信息:
1. 易燃
2. 易爆
3. 刺激眼睛、燒傷皮膚致皮炎
防護措施:
1. 通風,尾氣濾毒
2. 穿戴使用防毒護晶(具)
3. 避禁忌物和禁忌
4. 磷須由專人保管,嚴格控制使用量
5. 高壓單晶爐一旦處于工作狀態,必須加上高壓爐門
6. 定期更換高壓密封羅母線
7. 廢磷必須放入不銹鋼廢物桶,并且桶內加水
8. 已經填封好的磷泡,必須存放在鐵皮柜內,放置平穩,避免互相碰撞,鐵皮柜盡量密封,防止外界空氣進入。


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