砷化镓材料技术发展及需求

周春锋，兰天平，孙 强

(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津300220)

科技评论

砷化镓材料技术发展及需求

周春锋，兰天平，孙 强

(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津300220)

介绍了 HB、LEC、FEC、VCZ、VB、VGF砷化镓单晶炉及生长技术，分析了各种生长技术的优缺点及发展趋势。HB砷化镓多晶合成和单晶生长可以同时完成，生长温度梯度小、位错小、应力小；其缺点为不易生长半绝缘砷化镓单晶材料。LEC法生长过程可见，成晶情况可控，可生长大尺寸、长单晶；其缺点是晶体温度梯度大、位错密度高、应力高、晶体等径控制差。VB/VGF法生长出的单晶位错密度和残留应力比LEC法低，晶体等径好，适合规模生产；其缺点在于容易产生双晶、线性缺陷和花晶，过于依赖生长系统重复性和稳定性。

砷化镓 单晶生长 HB LEC VB VGF

0 引 言

砷化镓(GaAs)是目前最成熟的化合物半导体材料之一，[1]与硅(Si)相比，具有禁带宽(1.42,eV)、电子迁移率高(8,500,cm2/V·s)、电子饱和漂移速度高、能带结构为直接带隙等特性。这些特性决定了其在高频、高速、高温及抗辐照等微电子器件研制中的主要地位。GaAs的直接带隙特性决定了其也可以制作光电器件和太阳能电池。

GaAs材料分为两类，即半绝缘砷化镓材料和半导体砷化镓材料。在半绝缘砷化镓材料上可制作 MESFET、HEMT和HBT结构的电路，主要用于雷达、卫星电视广播、微波及毫米波通信、无线通信(以手机为代表)及光纤通信等领域。半导体砷化镓材料主要应用于光通信有源器件(LD)、半导体发光二极管(LED)、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器和高效太阳能电池等光电子领域。

1 砷化镓单晶生长技术

自然界并不存在砷化镓晶体，它属于人工晶体材料的一种。为了生长砷化镓单晶，就必须合成砷化镓多晶。由于砷的蒸汽压高(砷化镓熔点 1,511,K 条件下，砷的蒸汽压为15.3,MPa)，且镓、砷容易氧化，砷化镓多晶的合成就变得极不容易。而且砷化镓材料热导率(0.55,W/cm·K)比硅材料热导率(1.5,W/cm·K)低，砷化镓材料热膨胀系数(2.6×10-6/K)比硅材料热膨胀系数(2.6×10-6/K)大，造成砷化镓成晶比硅困难。由于砷化镓位错临近切变应力(0.4,MPa)比硅位错临近切变应力(1.85,MPa)小，造成砷化镓单晶生长不易降低位错密度。由于砷化镓堆积层错能(4.8×10-6,J/cm2)比硅堆积层错能(7×10-6,J/cm2)小，造成了砷化镓单晶容易生长孪晶。

砷化镓多晶合成和单晶生长技术的实现依赖于单质砷、镓的物理化学性质及砷化镓的性质(见表1)。利用砷的升华温度(613,℃)可以实现砷化镓水平合成和液封砷注入合成，利用砷的三相点温度(高压3.6,MPa、温度819,℃)可以实现液态砷和液态镓的高压合成。由于砷化镓熔点条件离解蒸汽压低(0.09,MPa)，才能实现低压LEC和石英管密封VB、VGF砷化镓单晶生长技术。

砷化镓单晶生长技术与单晶炉制造技术密切相关，单晶生长技术的发展与进步也遵循机械制造和电器控制发展的规律。依据砷化镓单晶生长技术发展历程，下面分别介绍 HB、LEC、FEC、VCZ、VB、VGF等砷化镓单晶炉及生长技术。

表1 镓、砷、砷化镓的性质Tab.1 Properties of gallium，arsenic and gallium arsenide

1.1 水平布里奇曼(Horizontal Bridgman，简称 HB)砷化镓单晶生长技术

图1 水平布里奇曼砷化镓多晶合成、单晶生长示意图Fig.1 Schematic diagram of Horizontal Bridgman GaAs polycrystalline synthesis and crystal grow th

水平布里奇曼砷化镓多晶合成、单晶生长技术如图 1所示。HB单晶炉由最初的两段加热器，发展到成熟的三段加热器。炉体由内向外的结构为：①氧化铝陶瓷管，使炉体温度分布更均匀。②加热电阻丝，可以是独立的三段，也可采用整体电阻丝，在相应的位置焊接引出电极。③固定电阻丝陶瓷管。④由保温砖或保温棉组成的保温层。⑤由铁皮构成的炉体外壳。⑥为了增加炉体高温条件下调温灵敏度，可以在最外层增加冷却水冷绕管。在图1中T1带和T2带之间预留观察窗口。

通过调整设定各温带温度使实际温度达到理想的分布曲线。图 1中的 T2带温度控制在 1,080～1,220,℃，T1带温度控制在 1,245～1,270,℃，T1带的温度决定 T3带的砷蒸汽压 P1，决定 T3带总的蒸汽压 P总(＝P1＋P3)。在 3T-HB单晶炉中，P总≥101,325,Pa(T3≥616,℃)。T3带温度控制在605～620,℃。

HB单晶的生长通过水平移动装置来实现，可以移动装料的安培瓶，也可以移动整体加热炉体，要求水平移动速度控制在 0～10,mm/h。也可配备快速自动或手动移动装置，有利于调整安培瓶在热场中的相对位置。

HB砷化镓单晶生长，一般选用〈111〉晶向的籽晶，也可选用与其接近的〈110〉和〈311〉晶向的籽晶。3T-HB单晶炉最大可以生长直径85,mm、长度65,mm、重量8.8,kg的砷化镓单晶。

水平布里奇曼砷化镓多晶合成、单晶生长技术，首先对所有部件使用去离子水处理、烘干，对石英舟经喷砂、镓处理。其次把固态镓和籽晶装入石英舟中，将石英舟推入安培瓶中。再装上扩散挡板，按化学计量比计算砷量，计算高温(1,250,℃)条件下密封石英空间在 1,atm下保护砷压的砷量，一同装入安培瓶中。使用氢氧火焰使挡板与安培瓶融为一体，再烧熔安培瓶密封帽，此帽预留抽真空管路。把安培瓶放在封管炉中，镓端的温度控制在 700,℃，砷端温度控制在 280,℃，在抽真空高于(1.33～6.65)×10-4,Pa条件下，恒温2,h，去除镓的氧化硼膜和砷的氧化膜。如果镓和砷没有氧化，可以省略脱氧化膜工艺过程。然后用氢氧火焰封闭抽空石英管。将安培瓶放入水平单晶炉中，升温到 615,℃，砷端恒温，镓端升温到1,250,℃，从砷端升华经扩散挡板进入镓端实现砷化镓多晶合成并熔化成液体，从观察窗口观察，微抬高图 1所示左端，使砷化镓熔体熔接种晶，熔接成功后将石英管从高温区向低温区移动，使石英舟中的砷化镓熔体逐渐结晶成晶体，根据固液界面形状及晶体表面生长条纹，可以判断生长的晶体是否为单晶。如果晶体生长过程中生长条纹变乱，则证明单晶已变花晶，可倒车回熔再生长。

HB砷化镓单晶生长技术的优点为：HB单晶炉制作简单、成本低，砷化镓多晶合成和单晶生长可以同时完成，熔体化学计量比控制较好；晶体生长温度梯度小，晶体位错小、应力小；引晶和晶体生长可观察，有利于提高晶体成晶率；采用石英管和石英舟，有利于生长掺Si低阻砷化镓单晶。

HB砷化镓单晶生长技术的缺点为：晶体截面为 D形，加工成圆形造成一些浪费，晶体直径最大为 7.62,cm，存在硅沾污，不易生长半绝缘砷化镓单晶材料，多晶合成容易出现石英管炸管，形成有毒物“砒霜”。

1.2 液封切克劳斯基(Liquid Encapsulating Czochralski，简称LEC)砷化镓单晶生长技术

在 LEC生长工艺中，为了抑制砷化镓熔体砷的离解挥发，使用透明、密度较小的高纯氧化硼熔体作为覆盖剂，只要氧化硼层上惰性气压大于砷的蒸汽压，就能抑制砷的挥发，实现砷化镓多晶原位合成，只有保证氧化硼层上惰性气压大于砷化镓熔体As的离解气压，才能实现LEC单晶生长。LEC砷化镓单晶炉最外层为带水套冷却结构不锈钢炉体，可为多晶合成和晶体生长提供耐压。向内为石墨制作的保温层，然后为石墨电阻加热器，每个加热器连接一对电极。由于电极通过的电流较大，容易自身发热，破坏电极的绝缘密封结构，因此电极为空心水冷结构。加热器内部为石墨坩埚，坩埚被坩埚杆托起。坩埚杆既可转动，又可升降。坩埚杆设有轴套，轴套内设有 O型密度圈，与坩埚杆密缝，轴套外密封圈与炉壁密封。炉体下方为坩埚杆升降丝杠结构，同时坩埚可以双向转动。籽晶杆处于加热器的正上方，并带籽晶接砷化镓熔体，籽晶杆的温度较高，须采用钼制籽晶杆，钼籽晶杆与籽晶杆密封套之间必须隔离，以防止籽晶导热对密封轴套 O型圈造成损坏。由于砷化镓的热导率较小，砷化镓结晶时，无需籽晶杆导热太强。带水冷结构的不锈钢籽晶杆须连接较长的钼杆，以提高晶体的成晶率。为了便于观察单晶炉体内氧化硼熔化情况和砷化镓合成情况，判断引晶温度是否合适、生长晶体形貌规则等情况，炉体上部增加了石英制观察窗口。窗口与炉体密封，伸入炉体内的石英探头处的温度须控制在 650～1,100,℃。同时防止挥发的砷沉积在石英探头上。在炉体壁预留抽真空和充气管道，管道上制作耐高压截止阀。在炉体壁侧面和坩埚底部制作热电偶孔，此孔既能保证热电偶与炉体绝缘，又能保证炉体密封，使其耐炉内高压。

根据可承受的压力，砷化镓 LEC 单晶炉分为高压(≥10,MPa)单晶炉(见图 2)和常压(≤1.0,MPa)单晶炉(见图3)。高压单晶炉可以直接装入原材料镓、砷、氧化硼。抽真空充气0.5,MPa，升温到450～550,℃，恒温1,h，观察氧化硼完全熔化覆盖镓和砷后增压到 3.0,MPa以上，快速升温，当温度达到 800～1,000,℃范围内某一温度值时，炉体内压力大于6.0,MPa，固态砷变成液态砷与液态镓快速化合反应生成砷化镓多晶。升温使合成的多晶熔化，下降籽晶进行晶体生长。也可装预先合成好的砷化镓多晶料进行单晶生长。

图2 单加热器高压LEC砷化镓单晶生长示意图Fig.2 Schematic diagram of high pressure LEC GaAs single crystal grow th heater

图3 常压LEC砷化镓单晶生长示意图Fig.3 Schematic diagram of normal pressure LEC GaAs crystal grow th

由于常压单晶炉耐压较小，不能采用高压原位合成工艺合成砷化镓多晶，可以采用水平工艺或其他工艺合成的多晶料。如图 3所示，常压单晶炉采用砷注入合成工艺。在氮化硼坩埚中装入镓、脱水氧化硼，在带机械手的安培瓶中装入砷，密封炉体。炉体抽真空，然后充气 0.15,MPa，炉体主加热器加热到1,240,℃以上，使装砷瓶的下端插入液封氧化硼下部镓液中，逐渐升温到 616,℃使安培瓶中砷变成蒸汽与镓反应生成砷化镓多晶，然后拔出装砷的安培瓶，熔化多晶下降籽晶进行晶体生长。

随着技术的发展，为了提高砷化镓晶体长度和均匀性，采用多温区加热器取代单温区加热器，使热场生长梯度区可调，以改善晶体生长的热场环境，减少位错，并增加轴(横)向磁场，同时采用一些精细工艺(如选取无位错优良籽晶、掺杂硬化、细径工艺、慢放肩、熔体配比最佳化、全液封技术、放慢冷却过程以及最佳退火过程等)，可以获得完全低位错、均匀性佳且较长的半绝缘砷化镓晶体。图4为三段加热器LEC单晶炉示意图，上部加热器的温度控制在 600,℃，目的是调节晶体生长界面的温度梯度，弥补晶体生长中后期露出氧化硼晶体肩部和侧面的热损失。中部主加热器的温度控制在 1,400,℃，目的是维持砷化镓完全熔融态，结合上加热器，选择适当温度梯度的晶体生长界面。通过对主加热降温实现晶体过冷生长。下部的加热器温度为1,200,℃，目的是维持坩埚中砷化镓熔体的熔融态，防止由于主加热器的降温造成熔体的过冷结晶。采用此结构的单晶炉生长的 7.62,cm单晶可达 500,mm，生长的10.16,cm单晶长度可达480,mm，生长的15.24,cm单晶长度可达300,mm。

图4 三段加热器LEC砷化镓单晶生长示意图Fig.4 Schematic diagram of LEC GaAs crystal grow th w ith three sections heater

LEC砷化镓单晶生长技术的优点为：①提高了单晶炉的安全性能，适合规模生产；②晶体引晶、放肩、等径生长可见，成晶情况可控；③可生长大尺寸(20.32,cm)、长单晶；④晶体的碳含量可控，适合半绝缘砷化镓单晶生长；⑤能较好地控制晶体轴向电阻率的不均匀性；⑥采用原位合成技术，单晶生长方便。

LEC砷化镓单晶生长的技术缺点是：①晶体温度梯度大，生长晶体的位错密度高，残留应力高；②晶体的等径控制差；③晶体的化学计量比控制最差；④单晶炉制造成本高，拆炉维护存在砷粉尘；⑤生产掺硅半导体砷化镓容易出现浮渣。

1.3 全液封切克劳斯基(Full Encapsulating Czochralski，简称FEC)砷化镓生长技术

FEC砷化镓生长技术(见图5)是LEC砷化镓单晶生长技术的改进，使晶体引晶、放肩、收肩、等径生长、收尾整个单晶生长过程都处于液封氧化硼保护中，既防止了晶体表面砷的离解，同时也降低了生长晶体中和砷化镓熔体中的温度梯度，有利于降低位错和残留应力。为了实现氧化硼全液封，必须缩小坩埚直径与生长晶体直径比，减少氧化硼装料量，同时加长坩埚的长度和加热器长度。但为了防止晶体生长后期氧化硼上表面温度变低，必须增加加热器，这样也有利于降低晶体生长热场轴向温度梯度。

FEC砷化镓单晶生长技术的优点为：①晶体生长可见，成晶情况可控；②晶体的位错密度和残留应力比 LEC低；③晶体的化学计量比LEC控制较好。

FEC砷化镓单晶生长技术的缺点为：①生长单晶长度较短；②晶体碳含量轴向控制差，硼含量高；③晶体的轴向电阻率不均匀性控制差。

图5 FEC砷化镓单晶生长示意图Fig.5 Schematic diagram of FEC GaAs single crystal grow th

1.4 蒸汽压控制(Vaporpressure Controlled Czochralki，简称VCz)砷化镓生长技术

VCz单晶生长技术也是LEC技术的改进，晶体生长可以选择较低的温度梯度(15～35,K/cm)生长。降低了温度场非线性，减少了位错产生的几率，增加了晶体轴向和径向位错分布的均匀性。采用 VCz工艺生长的砷化镓晶体具有较低的位错和残留应力。如图 6所示，在常规 LEC单晶炉内增加了由石墨材料制作的保温内罩。在坩埚轴和籽晶杆轴采用高温密封结构，密封口使用氧化硼或镓密封，采用固态准密封结构，与内保温罩相连提供砷蒸汽的砷源。砷源的温度控制在 590～630,℃，可以获得富镓和近化学配比的砷化镓熔体。生长炉体内充 0.5,MPa氩气或氮气。可以采用有氧化硼液封和无氧化硼液封晶体生长。

图6 VCz砷化镓单晶生长示意图Fig.6 Schem atic diagram of VCz GaAs single crystal grow th

VCZ砷化镓单晶生长技术的优点为：①位错密度和残留应力比LEC和FEC低；②砷蒸汽压保护，晶体的化学计量比可控；③无氧化硼生长减少晶体中的硼杂质和砷沉淀。

VCZ砷化镓单晶生长技术的缺点为：①单晶炉构造复杂，费用高；②工艺操作难度大，工艺运行费用高；③晶体碳含量不可控制；④晶体长度短；⑤不适合规模化生产。

1.5 垂直布里奇曼(Vertical Bridgman，VB)或垂直梯度冷凝(Vertical Gradient Freeze，VGF)砷化镓单晶生长技术

VB或 VGF单晶炉的结构有两大类，[2]第一类单晶炉如图7所示，此单晶炉加热器结构与水平单晶炉类似，采用电阻丝加热方式，成熟的加热器在六段以上。炉体从内向外的结构为：①氧化铝陶瓷管；②加热电阻丝可独立构成，也可采用整体电阻丝，在相应位置焊接引出电极；③固定电阻丝陶瓷管；④保温砖或保温棉组成的保温层；⑤由铁皮构成的炉体外壳；⑥每段加热器中心设置控温热电偶。

图7 电阻丝加热VB/VGF单晶生长示意图Fig.7 Schematic diagram of VB/VGF single crystal grow th w ith resistance w ire heating

每段加热采用独立的低电压大电流加热，通过调整设定温度使实际温度达到理想的温度分布曲线。为了实现晶体生长的垂直方向移动，设备必须配备上下升降装置和晶体转动装置。要求移动速度控制在 0～10,mm/h。也可配备快速自动或手动移动装置，以利于调整安培瓶的相对位置。装置必须具有移动显示标识，可以采用简单的刻度尺或电子水平尺。为了保证每个单晶炉体内实际温度不受环境温度的影响，有必要对每台单晶炉制作全保温隔离层。

电阻丝加热 VB单晶炉生长的基本方法为：炉体垂直放置，上部为高温区，温度控制在 1,250,℃以上。中部为生长梯度区，温度控制在 1,250～1,220,℃。下部为低温区，温度控制在 1,150,℃。通过测试炉体的实际温度，确定温度分布曲线。保持温度恒定，使装料的安培瓶从高温区向梯度区移动，实现砷化镓熔体结晶为单晶的过程。

电阻丝加热VGF单晶炉的基本结构与VB单晶相类似，其最大的区别是热场温度分布曲线在垂直方向移动，推动晶体生长界面从下向上移动，装料的安培瓶不移动。因此相比VB单晶炉，可以缩短低温区加热器和每段加热器的长度，以利于温度梯度的调节。VGF工艺中石英安培瓶支撑件无需转动，但必须加装上下平移装置，以利于调整装料安培瓶的相对位置。为了实现对晶体生长的控制，在支撑装置的籽晶处、籽晶井、支撑点增加 3个监控热电偶，在晶体等径生长不同处增加 3个以上监控热偶，用于监控砷化镓多晶的熔化状态、熔体的温度分布及籽晶熔化情况。为了保证每个单晶炉体内实际温度不受环境温度的影响，应对每台单晶炉制作空调恒温室。

电阻丝加热 VB/VGF砷化镓单晶工艺实现的方法为：对安培瓶、氮化硼坩埚、安培瓶封帽、砷化镓籽晶进行去除有机物、去除重金属离子处理，再使用去离子水处理干净、烘干。把籽晶装入氮化硼坩埚的籽晶颈处，装入氧化硼，产生保护砷气压的砷和砷化镓多晶，使用氢氧火焰把安培瓶和石英帽熔为整体。放入封管炉中，从封帽预留抽真空管路对安培瓶内进行抽真空，同时放入封管炉中，升温到 200,℃左右，去除残留的氧气。半小时后熔封抽空管道，再把安培瓶放入单晶炉适当位置，根据预先确定的温度曲线，将温度升温到设定值。根据籽晶颈部监控热电偶温度变化，可以判断砷化镓多晶的熔化程度。对 VB法向下移动安培瓶，对 VGF法使温度梯度区向上平移，平移速度0～10,mm/h，进行晶体结晶生长。

另一类 VB或(VGF)单晶炉如图 8所示，带循环冷却水由不锈钢构成炉体，加热器采用石墨电阻加热器，为了实现晶体生长，生长系统必须具备两段以上加热器，采用石墨保温罩，每一个加热器具有独立的加热和控温装置。加热器温度分布上部为高温区，下部为低温区，中部为温度梯度区。炉体的耐压大于0.2,MPa。炉体侧壁和下壁设计有每个加热器的电极和对应的热电偶出口，每个出口必须密封。电极必须带水冷结构，以利于电极与炉体的密封和绝缘。在炉体底盘中心设计带密封结构的坩埚杆出口，坩埚杆与炉体通过轴套密封，坩埚杆设计成空心水循环结构。在炉体下部设计坩埚升降和转动装置。炉体还设有抽真空和充气孔。

图8 石墨电阻加热VB/VGF单晶生长示意图Fig.8 Schematic diagram of VB/VGF single crystal grow th w ith graphite resistance heating

石墨加热器 VB/VGF砷化镓单晶工艺实现的方法为：对炉体抽真空、充压气检测其气密性。安装石墨加热器、保温罩、石墨坩埚及坩埚托，保证加热器与保温罩、石墨坩埚之间绝缘。安装热电偶，使其头部接触相应加热器。在处理好的氮化硼坩埚中装入籽晶、砷化镓多晶、氧化硼，再一起装入单晶炉的石墨坩埚中。调整坩埚的初始位置，使籽晶颈部位于测温的1,200,℃处，抽真空，充气到工艺要求气压(0.1～2,MPa)，每段加热器升温到测温对应的显示温度。根据籽晶颈部检测热电偶温度变化，判断砷化镓多晶的熔化程度。然后对 VB法向下移动安培瓶，对 VGF法使温度梯度区向上平移，进行晶体结晶生长。平移速度0～10,mm/h。晶体生长可加0～10,rpm。

VB/VGF砷化镓单晶生长技术的优点为：[3-4]①位错密度和残留应力比LEC和FEC法低；②晶体等径好，材料利用率高；③电阻丝加热 VB/VGF单晶炉制造成本低，易于生长掺硅、碲砷化镓单晶材料，石墨电阻加热VB/VGF单晶炉与LEC单晶炉相比减少了籽晶杆升降和转动装置，单晶炉制造成本相对降低，易于生长半绝缘砷化镓单晶材料；④对操作人员要求低，适合规模生产。

VB/VGF砷化镓单晶生长技术的缺点为：①易产生双晶和花晶；②晶体生长不可见，依赖生长系统的重复性和稳定性；③晶体尾部容易被液封的氧化硼粘裂。

2 砷化镓材料的应用领域及市场需求

20世纪八九十年代，在美国国防部“微波和毫米波单片集成电路”计划的推动下，砷化镓材料从实验室实现了规模化生产，美国最早实现了宽频谱砷化镓的器件军事应用。砷化镓微波器件技术最初应用在国防、太空科技及人造卫星通讯领域，从20世纪90年代末开始应用于无线通讯领域，如手机功率放大器、计算机产品、工业应用及无线电通信等方面。

我国也同期开展了半绝缘砷化镓材料研制，主要供应军用微波砷化镓器件的开发。从 2003年起，我国启动了半导体照明工程，形成了从衬底、外延片生产、芯片制备、器件封装集成应用的完整产业链，同时也推动了半导体低阻砷化镓衬底产业的快速发展，先后形成了廊坊国瑞、北京中科镓英、北京中科晶电、天津晶明、新乡神舟、大庆佳昌、扬州中显、清远先导等砷化镓衬底材料生产企业。主要生产 LED用 5.08,cm、10.16,cm低阻半导体砷化镓产品。■

［1］ Shinji Komata，Masaya Ohnishi，M ichinori Wachi，et al. Mass production of 150-mm-diameter Sem i-Insulating GaAs wafers for m icrowave devices[Z]. Hitachi Cable Review，2000.

［2］ Li M ingwei，Hu Wenrui，Chen Nuohu，et a1. Numerical analysis of LEC grow th of GaAs w ith an axial magnetic field[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer，2002(45)：2843-2851.

［3］ Rudolph P，Jurisch M. Bulk grow th of GaAs：an overview [J]. J. Crystal Grow th，1999，198-199：325.

［4］ Gault W A，Monberg E M，Clemans J E. A novel application of the vertical gradient freeze method to the grow th of high qualityⅢ-Ⅴ crystal[J]. J. Crystal Grow th，1986，74(3)：491.

GaAs M aterials：A Review of Technological Development and M arket Demands

ZHOU Chunfeng，LAN Tianping，SUN Qiang
(No.46 Research Institute of China Electronic Group Corporation，Tianjin 300220，China)

The paper introduces HB，LEC，FEC，VCZ，VB，VGF GaAs single crystal furnaces and crystal grow th technologies. Both advantages and disadvantages of these grow th technologies were analyzed. HB GaAs polycrystalline synthesis and single crystal grow th can be completed at the same time w ith advantages of small grow th temperature gradient，small dislocation and small stress and disadvantages of difficulties in the grow th of semi-insulating GaAs single crystal materials. LEC-grown process is visible and can grow large and long crystals. The process has drawbacks such as large temperature gradient，high dislocation density，high stress and poor control of crystal size. VB/VGF method can grow single crystals w ith lower dislocation density and residual stress than the LEC method and is suitable for mass production. However，it is prone to tw inning，linear defects and crystal flower and the single crystal grow th highly relies on repeatability and stability of the system.

GaAs；single crystal grow th；HB；LEC；VB；VGF

TN304.2

：A

：1006-8945(2015)03-0011-05

2015-02-05