作者:任国强; 王建峰; 刘宗亮; 蔡德敏; 苏旭军; 徐科 期刊:《人工晶体学报》 2019年第09期
氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体核心材料之一,具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想材料。受制于氮化镓单晶衬底的尺寸、产能及成本的影响,当前的GaN基器件主要基于异质衬底(硅、碳化硅、蓝宝石等)制作而成,GaN单晶衬底的缺乏已成为制约GaN器件发展的瓶颈。近年来,国内外在GaN单晶衬底制备方面取得了较大的进展。本文综...
作者:朱宇霞; 陈琳; 顾世浦; 修向前; 张荣; 郑有炓 期刊:《半导体技术》 2018年第08期
利用有限元法对单片6英寸(1英寸=2.54 cm)Ga N衬底用氢化物气相外延(HVPE)生长系统的工艺参数进行了数值模拟和优化。通过建立反应室二维几何模型,依次改变HVPE系统中的Ga Cl,NH3和分隔气(N2)流速等主要参数进行数值模拟,研究分析了反应室内各反应物的浓度分布和衬底上Ga N的生长速率变化,同时考虑了涡旋分布以及Ga Cl出口管壁上寄生沉积等对衬底上Ga N生长的影响,并给出了HVPE系统高速率均匀生长Ga N的优化参数。模拟分析还...
作者:李淑萍; 孙世闯; 张宝顺 期刊:《微纳电子技术》 2017年第11期
通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在氢化物气相外延(HVPE)自支撑GaN衬底和蓝宝石(0001)衬底上外延生长AlGaN/AlN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,采用低压化学气相沉积SiN。作为栅介质层,形成金属绝缘半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)结构,对比研究了两种器件的材料性能和电学特性。阴极发光测试表明HVPE的自支撑GaN衬底缺陷密度可降至6×10^5cm^-2量级。自支撑GaN衬底上A1GaN/GaNHEMT结构具有良好的...
作者:叶好华; 于广辉; 雷本亮; 齐鸣; 李爱珍 期刊:《稀有金属》 2004年第03期
研究了衬底氮化过程对于氢化物气相外延(HVPE)方法生长的GaN膜性质的影响.X射线衍射和原子力显微镜以及光荧光测量的结果表明,不同的氮化时间导致Al2O3 表面的成核层发生变化,进一步影响了外延层中的位错密度和应力分布.
作者:陈琳; 王琦楠; 陈丁丁; 陶志阔; 修向前 期刊:《半导体技术》 2017年第07期
GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注。研究了一种利用氢化物气相外延(HVPE)系统生长高质量的Ga N纳米柱的方法。使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱。在不同生长时间和不同HCl体积流量下制备了多组样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对样品进行了分析表征。测试结果表明,在较低的HCl体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好...
作者:雷本亮; 于广辉; 孟胜; 齐鸣; 李爱珍 期刊:《功能材料与器件学报》 2006年第06期
采用均匀的多孔阳极氧化铝做掩膜在氢化物气相外延设备中生长出高质量的氮化镓膜。采用扫描电镜观察了氮化镓膜的界面性质并用阴极发光谱表征了截面上氮化镓层在不同位置的的发光性质,发现随着厚度的增加,其发光特性得到改善,而且由于掩膜结构的引入,外延膜中的压应力得到一定程度的释放。
作者:李毓轩; 秦知福 期刊:《压电与声光》 2016年第03期
采用氢化物气相外延(HVPE)在6H-SiC衬底上生长AlN单晶薄膜。利用热力学理论计算源区Al-NH体系中的物质平衡,表明源区温度为800~900K时,HCl与AlCl3气体分压为1∶3,主要产物是对石英管腐蚀较低的AlCl_3。控制源区温度800~900K,生长区温度1 373K,HCl流量25cm^3/min,分析NH_3和HCl流量比(R)对薄膜形貌及结晶度的影响。R=0.5时,获得表面平整光滑且厚度为7μm的AlN单晶。
作者:刘战辉 修向前 张荣 谢自力 颜怀跃 施毅 顾书林 韩平 郑有炓 期刊:《半导体技术》 2008年第S1期
采用两种不同的方法分别确定了在c面蓝宝石上用氢化物气相外延(HVPE)法生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度。首先,利用选择性化学腐蚀方法研究了GaN膜中的晶体缺陷,研究区分了位错的不同类型,发现在HVPEGaN贯通位错占主导地位。由腐蚀后形成的腐蚀坑数量可以直接来确定膜中的位错密度。此外,研究了用特定的X射线衍射峰半峰宽数据计算得到位错密度的方法。结果表明,HVPE生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度为109~1010cm-2,而且两种...
作者:赵勇明 陈贵锋 陈雷英 马晓薇 白云娜 李养贤 期刊:《半导体技术》 2008年第S1期
基于CFD理论得出了不同条件下的温场分布,研究了流速变化对HVPE反应器温场的影响。在模拟计算中,流场数值模拟基于非交错网格系统的SIMPLE算法,用有限体积方法对控制方程进行离散,并采用改进的压力-速度耦合方法进行求解温场通过与具体实验结合选择合适的温度传输模型,分别改变石墨环几何尺寸、流量等条件,得到反应器流场、温场的相应变化。根据对模拟结果进行分析,流场对温场的影响是重要的影响因素,流量的大小直接关系到温场的分...
作者:徐永宽 程红娟 杨巍 于祥潞 赖占平 严如岳 期刊:《半导体技术》 2008年第11期
通过研究蓝宝石衬底上HVPE-GaN的表面形貌,指导HVPE-GaN工艺。工艺是在自制的立式HVPE设备上进行的,通过显微镜观察了各种不同工艺条件下的GaN表面形貌。发现不采用成核层直接生长的GaN表面粗糙为多晶,而采用低温成核层所得到的GaN表面随着Ⅴ/Ⅲ比由大到小,从包状表面向坑状表面过渡,通过选择合适的Ⅴ/Ⅲ,可以得到表面光滑、无色透明的GaN。其XRD摇摆曲线半高宽为450 arcs,表面粗糙度为0.9 nm。
作者:王新中 于广辉 李世国 期刊:《光电子激光》 2011年第04期
研究了纳米掩膜在材料外延生长及器件制备中的应用。通过电化学腐蚀和电子束蒸发方法在GaN表面生成Ni和SiO2纳米点阵列,经过等离子体刻蚀在Ni/GaN模板上形成GaN纳米锥形结构;利用氢化物气相外延(HVPE)方法,在SiO2/GaN模板上制备厚膜GaN材料。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱测试表明,SiO2纳米点阵能有效阻挡衬底中位错往上延伸,大大降低外延层中位错密度,并有利于厚膜GaN中应力释放。
作者:刘一兵 黄新民 刘国华 期刊:《微纳电子技术》 2008年第03期
介绍了GaN基材料的基本特性、三种主要外延生长技术(MOCVD、MBE、HVPE)、衬底材料的选择及缓冲层技术;分析得出目前存在的GaN体单晶技术不完善、外延成本高、衬底缺陷及接触电阻大等主要问题制约了研究的进一步发展;指出今后的研究重点是完善GaN体单晶材料的生长工艺,以利于深入研究GaN的物理特性及有效地解决衬底问题,研究缓冲层的材料、厚度、组分等以提高GaN薄膜质量。
作者:张嵩 杨瑞霞 徐永宽 李强 期刊:《微纳电子技术》 2010年第10期
在自制的立式氢化物气相外延(HVPE)系统炉中,一定温度下通入一定流量的NH3使GaAs(111)衬底氮化一层GaN薄膜,以防止高温外延生长GaN时GaAs分解,进而提高了之后GaN外延生长的晶体质量。实验主要通过XRD检测氮化层的质量,研究了氮化温度和时间对氮化层的影响。实验发现,氮化温度过高会使GaAs表面分解,氮化层为多晶。氮化时间过短,氮化层致密性低,不能起到保护衬底的作用;时间过长则氮化层质量降低,GaN(002)半高宽(FWHM)较大。...
我们采用氢化物气相外延方法生长了锰掺杂的氮化镓薄膜。使用X光衍射仪(XRD),喇曼散射仪来研究样品的性质。在锰掺杂氮化镓薄膜的XRD谱里,可以发现有镓锰和镓锰氮化合物成分。除了氮化镓的峰,锰掺杂样品的喇曼谱上在670cm-1处有一个峰,在150,300and450cm-1附近分别有一个展宽结构。我们认为在150,300和670cm-1处的三个模式是由于无序激活喇曼散射引起的,在450cm-1处的模式是镓-锰键的局域振荡引起的。
作者:刘战辉 张李骊 李庆芳 修向前 张荣 谢自力 期刊:《半导体技术》 2013年第11期
摘要:系统研究了HCl的载气、NH,的载气、总N,载气流量以及镓源反应温度和外延生长温度对氢化物气相外延技术在C面蓝宝石上生长的GaN膜晶体质量的影响,并利用高分辨X射线衍射技术,喇曼光谱和光致发光谱对生长的外延膜进行表征。结构表征发现,优化的N,载气流量、镓源反应温度和外延生长温度生长得到的GaN膜具有优良的晶体质量和光电特性。测试结果表明,载气流量的改变影响生长系统中的寄生沉积、GaN膜生长表面过饱和度与Ga和...
作者:王晓翠 杨瑞霞 王如 张嵩 任光远 期刊:《微纳电子技术》 2014年第01期
为了得到高质量的GaN材料,首先在c面蓝宝石(Al2O3)衬底上射频磁控溅射不同厚度的ZnO缓冲层,然后采用氢化物气相外延(HVPE)法在ZnO缓冲层上生长约5.2μm厚的GaN外延层,研究ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层质量的影响。用微分干涉显微镜(DIC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术研究分析了GaN外延层的表面形貌、结晶质量和光学特性。结果表明,ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层的特性有着重要的影响,200...
作者:王新中 于广辉 李世国 期刊:《光电子激光》 2014年第05期
研究了一种无金属催化剂生长GaN纳米线阵列的方法。通过HCl气体作为催化剂,利用氢化物气相外延(HVPE)系统在GaN/sapphire模板上制备出纯净的GaN纳米线阵列;利用扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDx)谱和透射电镜(TEM)测试,研究了生长条件的变化对GaN纳米线阵列的影响,分析了GaN纳米线阵列的生长过程并探索了其生长机理,为GaN纳米线阵列的可控生长提供了理论依据。