磷化镓(GaP)衬底
磷化镓(GaP)是一种间接带隙为2.26eV(300K)的化合物半导体材料。其多晶材料具有浅橙色碎片的外观。未掺杂的单晶磷化镓看起来是透明的橙色,而由于自由载流子吸收,强掺杂晶片看起来更暗。硫(S)或碲(Te)常用作n型GaP的掺杂剂,而锌(Zn)被用作p型半导体的掺杂剂。可供GaP衬底片,具体规格请见下表:
1. 磷化镓晶片规格
Material | GaP |
Growth method | LEC |
Diameter | 50.6±0.3mm |
Thickness | 200±25um |
Conduct type | S-C-N |
Dopant | S |
Grade | A |
Orientation | (111)A 0°±0.2 |
Orientation angle | N/A |
OF location/length | EJ[0-1-1]/16±1mm |
IF location/length | EJ[0-1 1]/7±1mm |
Ingot CC | 1E17~1E18/cm3 |
Resistivity | 0.01~0.5Ω.cm |
Mobility | min: 100/cm2/v.s |
EPD | Ave:*/cm2 |
Edge rounding | 0.250mmR |
TTV/TIR | ≤10um |
BOW | ≤10um |
Warp | ≤10um |
Surface finish-front | polished |
Surface finish-back | polished |
Lamellar twin area | / |
Particle count | N/A |
Laser marking | N/A |
Epi-ready | Yes |
2. 磷化镓光学性质
在1.03–6.01eV的能量范围内获得的GaP光学特性值对于GaP应用(如光电子器件、电子和光子器件的设计)至关重要。研究人员从理论上研究了GaP在1.03eV–6.01eV能量范围内的光学性质,具体如下:
1)折射率:在3.65eV时,折射率最大值为5.50。在3.65~6.01eV的能量范围内,折射率随光子能量的增加而减小。折射率的这种降低表明GaP显示出正常的色散行为。
图1 磷化镓(GaP)的折射率
2)介电常数:复介电常数的实部在3.61eV时具有27.4的最大值。在1.1–3.61eV的光子能量范围内,介电常数随光子能量的增加而增加,这表明损耗因子随该能量范围内光子能量的增大而增加。在3.61–6.01eV的光子能量范围内,复合电介质的实部随着光子能量的增加而减小,这表明损耗因子随着该能量范围内光子能量的增大而减小。
复介电常数的虚部在5.07eV处具有26.9的最大值。在2.6–5.07eV的光子能量范围内,复电介质虚部的增加表明,损耗因子随着该能量范围内光子能量的增加而增加。在光子能量范围5.07–6.01eV内,复介电常数的虚部随着光子能量的增加而减小,这表明损耗因子随着光子能量增加而减小。
图2 磷化镓(GaP)介电常数
3)透射率:在4.63eV处,透射率具有0.20的最大值,这表明GaP在该能量区域中不是电磁波的良好发射器。
图3 磷化镓(GaP)透射率
4)吸收系数:其最大值为2.24 x 108 m-1(22.4 x 104 cm-1)。这种高的吸收系数值对于半导体中的带间吸收是典型的。GaP在其带隙以下没有表现出吸收。
图4 磷化镓(GaP)吸收系数
5)光电导率:光学电导率的实部在5.07eV处具有16.5 x 1015的最大值。在光子能量范围2.58–5.07eV内,光学电导率实部的增加可归因于该能量范围内吸收系数的增加。在1.3eV和2.58eV之间的低能量下,电导率为零,这意味着GaP在该能量范围内不导电;
光学电导率的虚部在3.61eV时最小值为-1.20 x 1016,在5.34eV时最大值为8.09 x 1015。光学电导率的虚部的负值是由于消光系数的增加,这意味着在该能量范围内GaP的电导率降低。
图5 磷化镓(GaP)光电导率
3. 磷化镓晶片应用
磷化镓用于制造低至中等亮度的低成本红色、橙色和绿色发光二极管 (LED)。在较高电流下,其寿命相对较短,并且在其使用寿命期间对温度敏感。它可以单独使用,也可以与砷化镓磷化物一起使用。
纯磷化镓发出波长为 555 nm 的绿光。掺杂氮的GaP发射波长为565 nm的黄绿光。掺杂氧化锌的GaP发射波长为700 nm的红光。对于红光和黄光,磷化镓是透明的,因此 GaAsP-on-GaP LED 比 GaAsP-on-GaAs LED 更好。
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注:从2023年8月1日起,出口该产品需要出口许可证;国内供应不受影响