Compensation in LPLEC GaAs Single Crystals

LPLEC법으로 성장시킨 GaAs 단결정의 Compensation

Semiinsulating GaAs crystals employing LPLEC technique should be grown from the Ga-rich melt due to a very low incorporation of unintentional impurities such as carbon (<$10^{15}cm^{-3}$). High resisitivity of this material can be derived from the balanced compensation among not only EL2 deep donors and carbon acceptors but also H1 double charge native acceptors(Ev + 77meV, Ev + 200 meV) and H2 native acceptors(Ev + 68 meV). Considering of the complicated compensation mechanism using statistical calculation of the electron occupancy of each level, SI GaAs crystal with low impurity contents(<$10^{15}cm^{-3}$) can be successfully obtained by maintaining the melt composition around 0.45 As mole fraction.

저압식 LEC(LPLEC)법으로 성장시킨 고순도의 갈륨비소 단결정내에는 탄소 등의 불순물의 유입량이 $10^{15}cm^{-3}$이하로 매우 작아지게 되므로 이 경우 SI(Semi-insulating) 성질을 가진 단결정을 제조하기 위해서는 melt 중의 As분율을 낮추어 주어야 한다. 이 경우 큰 비저항을 가지는 이유는 E12와 탄소간의 compensation 이외에도 native defect인 H1(Ev+77meV, Ev+200 meV)의 double charge acceptor와 H2(Ev+68meV)의 기여도 동시에 고려해야 한다. 통계적인 기법으로 compensation 기구를 분석하면 SI GaAs는 탄소량이 $10^{15}cm^{-3}$이하일 때 melt의 조성이 0.45 근처로 유지하면 제조가 가능하다.