Bridgman法生長GaAs
水平Bridgman方法和它的各種改進型,占據了GaAs生長的半數以上的市場。將固態的鎵和砷原料裝入一個熔融石英制的安瓿中,然後將其密封。多數情況下,安瓿包括一個容納固體砷的獨立腔室,它通過一個有限的孔徑通向主腔,這個含砷的腔室可以提供維持化學配比所需的砷過壓。安瓿安置在一個SiC制的爐管內,爐管責置於一個半圓形的,通常也是SiC制的槽上。然後爐管的加熱爐體移動,並通過填料,開始生長過程。通常採取這種反過來的移動方式,而不是讓填料移動通過爐體,是為了減少對晶體結晶的擾動。進行爐溫的設定,使得填料完全出於爐體內時,能夠完全熔化,這樣,當爐體移過安瓿時,安瓿底部的熔融GaAs填料再結晶,形成一種獨特的“D“形晶體。如果願意,也可以安放籽晶,使之與熔料相接觸。用這種方法生長的晶體直徑一般是1-2in。要生長更大的晶體,需要在軸向上精確控制化學組分,而在徑向上,需要精確控制溫度梯度以獲得低位錯密度。Bridgman方法的特點是使用安瓿來盛裝熔料,這就允許在很小的熱梯度下進行晶體生長,進而得到缺陷密度低於10^3cm^-2的圓片。
由於安瓿與熔料間的直接接觸面積大,因此難以得到高阻襯底,這是標準Bridgman法生長的難點。為克服這一困難,提出了多項技術,其中引用得最多的兩種,是垂直Bridgman法和縱向梯度冷凝法,二者的基本思路都是將水平Bridgman設備豎起來。為使無效熔料體積減至最小,先將熔料盛放在通常是氮化硼制的舟中,然後再將舟密封在一個熔融石英制的安瓿中。可以多添加一些砷來維持化學組分。將安瓿放入爐中,聲聞之略高於熔點,此生長速度限制在每小時幾個毫米。一般說來,採用這些技術所獲得的結果是,電阻率最高可做到10MΩ•cm的材料。近來,垂直Bridgman技術已擴展至4in圓片製造,甚至6in圓片方面取得的結果也是樂觀的。