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液相外延生长高质量多层(AlGa)As-GaAs的新方法
液相外延(LiquidPhaseEpitaxy，简称LPE)生长技术是半导体器件制备中非常重要和广泛应用的一种技术，具有结构简单、生长速度快、控制精度高等特点。在LPE技术中，生长表面的化学势决定了晶体生长的方向，因此，为了获得高质量的晶体，需要精确控制生长表面的物理和化学条件。
在半导体器件制备中，多层异质结构是非常重要的结构，可以形成用于光电子学领域的太阳能电池、激光器和光电探测器等。其中，(AlGa)As-GaAs多层异质结构具有较高的电子迁移率和光学性能，广泛应用于光电子器件中。然而，在制备过程中，如何获得高质量的多层异质结构是一个重要的问题。本文基于LPE技术研究了高质量多层(AlGa)As-GaAs的生长方法。
一、多层(AlGa)As-GaAs的生长机理
在LPE技术中，生长表面即供应了晶体生长所需的溶液成分和提供了晶体生长所需的生长条件的基板表面，其化学势状态决定了生长晶核的方向和生长速度。多层(AlGa)As-GaAs的生长机理就是基于该理论展开的。
(AlGa)As和GaAs之间的格子常数不同，形成了异质结构。在生长多层异质结构时，首先生长GaAs双异质结构，即GaAs/AlAs/GaAs。在该过程中，GaAs和AlAs的溶解度不同，由于盛装溶液的石英试管中有过饱和现象出现，所以在试管中则会先生长AlAs，GaAs部分则在AlAs表面以2-D方式生长。
在生长完第一层GaAs/AlAs/GaAs之后，对其进行腐蚀减薄，再生长另一组GaAs/AlAs/GaAs，以此类推，生长出多层(AlGa)As-GaAs的异质结构。
二、多层(AlGa)As-GaAs的生长方法
1.基板制备
采用LPE技术生长多层(AlGa)As-GaAs时，要求基板的结构和表面光洁度达到一定的要求，因为生长表面的化学势状态决定了生长晶核的方向和生长速度，直接影响了异质结构的质量。因此，要选择表面光洁、结构完整的GaAs基板。
2.溶液制备
溶液的制备是影响多层(AlGa)As-GaAs异质结构质量的重要因素，因为溶液中物质的浓度、质量及比例分布直接影响生长晶体的形貌和质量。制备溶液时首先准确称取Ga、Al、As等元素原料，并通过真空釜熔炼法制成合金。然后，将所需的元素原料、溶剂等加入石英试管，控制溶液的浓度、温度和压力，使其离子浓度达到恰当的水平，从而制备出高质量的溶液。
3.多层(AlGa)As-GaAs的生长过程
生长过程中需要通过控制温度、时间和压力等因素，来正确控制生长过程以获得所需的异质结构。多层(AlGa)As-GaAs的生长需要遵循一定的生长步骤，一般为以下几步：
第一步——生长GaAs
GaAs具有优良的物理、电学性质，是制备异质结构的有利生长物种。在生长第一层GaAs时，应该保证溶液中Ga元素的浓度，温度和时间控制合理。
第二步——生长AlAs
在第一层GaAs上面生长AlAs层，称之为AlAs层，在该过程中，要保持溶液的温度、压力和浓度，使AlAs生长形成高质量异质结构。
第三步——生长第二层GaAs/AlAs/GaAs
在完全生长AlAs层后，称之为第一个AlAs层，对该层进行腐蚀减薄，以便于生长下一层GaAs/AlAs/GaAs异质结构。在这个过程中，控制溶液中Al和Ga元素的浓度和组成，使其在此基础上长出新的一套GaAs/AlAs/GaAs异质结构。
第四步——继续生长多层(AlGa)As-GaAs
对于多层异质结构，除了第一层GaAs/AlAs/GaAs需要腐蚀减薄外，其余的各个异质结构层之间直接生长即可。
第五步——结构检测
在完成生长过后，需要对所得到的异质结构进行结构检测。在质量检测中，可以通过X射线衍射、扫描电镜等方法进行分析。
三、多层(AlGa)As-GaAs的性能与应用
由于(AlGa)As-GaAs具有较高的电子迁移率和光学性能，因此被广泛应用于光电子器件中。一些重要的应用领域包括：
1.太阳能电池
多层(AlGa)As-GaAs可以用于高效太阳能电池，有效提高太阳能电池的转换效率。
2.激光器
多层(AlGa)As-GaAs材料的本征发射较低，这意味着在激活时需要较少的能量，有助于低能耗激光器的制造。
3.半导体激光器数组
多层(AlGa)As-GaAs被广泛应用于半导体激光器数组的制造，可以实现多路光发射，提供了更高效的光电传输方式。
4.光电探测器
多层(AlGa)As-GaAs广泛应用于光电探测器的制造，由于光敏材料的带隙可调，在可见光和红外范围内都有较好的响应灵敏度。
综上所述，采用LPE技术生长高质量多层(AlGa)As-GaAs的方法是通过准确的物理和化学控制，制备高质量异质结构的有效方式。这种材料用途广泛，可以用于太阳能