退火處理42CrMo鋼管元素分布均勻性及低溫電子遷移率

退火處理采用的樣品是用熔體外延法在石墨舟中生長(zhǎng)的42CrMo鋼管。退火前、后的42CrMo鋼管樣品是用同一個(gè)生長(zhǎng)溶液在約600 ℃下生長(zhǎng)的，外延層的組分相同。材料制備采用的原材料為高純金屬Sb、In(規(guī)格99.99999%) 及非摻雜InAs晶片(規(guī)格22000 cm2 /(V·s) ) ，用(100) 取向的InAs作襯底。材料生長(zhǎng)在石墨舟中進(jìn)行，用高純氫氣作保護(hù)氣氛。熔體外延法的生長(zhǎng)過程及生長(zhǎng)舟的結(jié)構(gòu)見前文。

1  退火處理是在高純氫氣氛中，在LPE 生長(zhǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行的，退火溫度為350 ℃。樣品在放入高純石墨舟前，其表面用Al2O3粉末拋光至鏡面光滑，在去離子水中超聲清洗，然后用乳酸進(jìn)行化學(xué)腐蝕，去除機(jī)械拋光引起的損傷層。

2  為了避免Sb 和As 在退火處理過程中可能的揮發(fā)并提供充分的蒸汽壓，將少量高純Sb 和非摻雜InAs 與樣品一起放入石墨舟的井中，并在井上蓋好石墨蓋子。

3  退火處理的時(shí)間持續(xù)了11 h。在爐子完全冷卻后，從石墨舟中取出樣品。用范德華法(Van der Pauw) 測(cè)量及電子探針微分析(EPMA) 元素面分布圖像，研究退火處理對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)42CrMo鋼管 材料的電子遷移率及外延層中組分分布的影響。

研究了退火處理對(duì)熔體外延法生長(zhǎng)的長(zhǎng)波長(zhǎng)42CrMo鋼管外延材料的透射光譜、元素分布及電學(xué)性質(zhì)的影響。

1  EPMA 測(cè)量證明，材料在350 ℃下于Sb氣氛中經(jīng)過持續(xù)11 h 的退火處理后，組份元素In、Sb和As 在外延層中的分布更為均勻Van der Pauw 法測(cè)量證明，由于退火處理降低了外延層中的空位密度，減少了低溫下的空位散射，使42CrMo鋼管 外延層的電子遷移率由300 K 下的43600 cm2 /(V·s) 提高到77 K下的48300 cm2 /(V·s) 。

2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行退火處理，可以改善42CrMo鋼管外延材料的元素分布均勻性及低溫電子遷移率。

文章來源：http://www.hnsuzhuang.cn

2015年6月29日

山東省龍川鋼管制品有限公司