在蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜的MOCVD工艺研究.doc

摘要第三代半导体材料GaN由于具有优良性质使其在微电子和光电子领域有广阔的应用前景,目前制备GaN的方法主要有分子束(MBE)、***化物气相外延(HVPE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)。本文介绍了MOCVD法在蓝宝石衬底上外延生长GaN材料并利用其无掩模横向外延生长GaN薄膜与同样生长条件下,在未经腐蚀预处理的蓝宝石衬底上外延的GaN薄膜进行对比测试[1]。测试分析结果表明,经过腐蚀预处理的GaN衍射峰的半峰宽及强度、表面平整度、腐蚀坑密度都明显优于未经腐蚀预处理的GaN薄膜,使原有生长条件下GaN薄膜位错密度下降50%。并且通过Hall测试、x射线双晶衍射结果、室温PL谱测试[2]成功地制备出GaN单晶薄膜材料,取得了GaN材料的初步测试结果。测试研究发现增加缓冲层厚度、多缓冲层结构可以有效地降低位错密度、提高薄膜质量,其中通过中温插入层结构实验获得了质量最好的GaN外延层[3]。关键字:GaNMOCVD蓝宝石衬底预处理缓冲层外延生长STUDYOFEPITAXIALLATERALOVERGROWTHOFGALLIUMNITRIDEONSAPPHIREBYMOCVDByHaiqingJiangSupervisor:-nitride-semiconductoroffersgoodpotentialvalueforapplicationinawiderangeofopticaldisplay,,molecularbeamepitaxity(MBE),Chloridevaporphaseepitaxy(HVPE)hemicalvapordeposition(MOCVD)areusedtoprepareGaN. ThistextintroducesovergrowthofGallium-parestheresultwiththatonnon--widthathalf-maximum(FWHM),higherintensityvalueofX-raydiffraction,smoothersurfaceandlowerdensityvalue oftheetchingpitwerereceivedusingpatternedsubstrate,whichmadesurethatunderthesamegrowthprocessthedensityofthedislocationsdecreased50%.Afterthat,italsousesHallTest,X-raymaclediffractionTest,andPLSpectrumTestunderroomtemperaturetochecktheGaNthin--buffer--:GaNMOCVDsurfacepretreatmentonsapphiresubstratecushionepitaxialgrowth绪论GaN材料的基本特性现有的GaN基化合物的制备技术GaN现有制备技术对比MOCVD中影响成膜因素蓝宝石衬底表面预处理蓝宝石衬底与处理的原因实验探究与结果分析研究缓冲层结构及其改进传统缓冲层及其局限实验探究及其结果分析GaN薄膜的生长研究GaN材料的生长生长的GaN材料的测试结果结论致谢参考文献绪论GaN材料的基本特性GaN首先由Johnson等人合成,合成反应发生在加热的Ga和NH3之间,600~900℃的温度范围,可生成白色、灰色或棕色粉末(是含有O或未反应的Ga所致)[4]。GaN是极稳定的化合物,又是坚硬的高熔点材料,熔点约1700℃。GaN具有高的电离度,在Ⅲ-Ⅴ族化合物中是最高的。在大气压力下,GaN晶体一般呈六方纤锌矿结构,具有空间***6mc(C6)。它在一个元胞中有4个原子,元胞体积大约为GaAs的一半。另外其硬度高,所以又是一种良好的涂层保护材料。GaN器件制备工艺中还存在一些问题,如表面清洗、腐蚀技术,欧姆接触制