额外HCl和氮化对HVPE GaN生长的影响

在氢化物气相外延(HVPE)生长GaN过程中,发现了一种在成核阶段向生长区添加额外HCl来改善GaN外延薄膜质量的方法,并且讨论了额外HCl和氮化对GaN形貌和质量的影响.两种方法都可以大幅度地改善GaN的晶体质量和性质,但机理不同.氮化是通过在衬底表面形成AlN小岛,促进了衬底表面的成核和薄膜的融合;而添加额外HCl则被认为是通过改变生长表面的过饱和度引起快速成核从而促进薄膜的生长而改善晶体质量和性质的.     

额外HCl对HVPE生长GaN性质的影响

利用氢化物气相外延 (HVPE)生长系统 ,提出并采用在生长区添加额外 HCl的方法改变 Ga N的极化生长方向获得 Ga面极化具有平滑表面的 Ga N生长技术。该法将一定量的 HCl添加到传统 HVPE生长方法中的总氮气流中 ,引入 Ga Cl和 NH3混合生长区 ,通过改变蓝宝石衬底表现的化学反应平衡 ,抑制 N面极化 Ga N的成核 ,获得了粗糙度只有一个纳米左右的具有平滑表面的高质量 Ga极化 Ga N薄膜。由于该方法是在 HVPE装置中“原位”获得了表面光滑的 Ga N,与其他方法相比 ,减少了表面损伤等     

图形化蓝宝石衬底表面原位处理对GaN外延薄膜的影响

采用预铺Ga或NH_3氮化等方式原位处理图形化蓝宝石衬底(PSS)表面,然后外延生长了GaN薄膜,研究了PSS表面预处理对GaN薄膜表面形貌、晶体质量以及残余应力的影响。结果显示,PSS经过预铺Ga后生长的GaN薄膜具有平滑的表面和清晰平直的原子台阶,且位错密度最低;氮化后生长的GaN薄膜原子台阶较宽,螺型位错密度较低;衬底未经表面处理生长的GaN薄膜,原子台阶模糊,位错密度最高;同时,与氮化或未经预处理的方法相比,经过预铺Ga的方式预处理PSS表面后生长的GaN薄膜残余应力最小。分析认为,预铺Ga、氮化等方式处理衬底表面,改变了PSS微结构,有利于生长表面平滑、晶体质量高、残余应力小的GaN薄膜。     

CeO2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

研究了CeO2作为高K(高介电常数)栅介质薄膜的制备工艺,深入分析了衬底温度、淀积速率、氧分压等工艺条件和利用N离子轰击氮化Si衬底表面工艺对CeO2薄膜的生长及其与Si界面结构特征的影响,利用脉冲激光淀积方法在Si(100)衬底生长了具有(100)和(111)取向的CeO2外延薄膜;研究了N离子轰击氮化Si衬底表面处理工艺对Pt/CeO2/Si结构电学性质的影响.研究结果显示,利用N离子轰击氮化Si表面/界面工艺不仅影响CeO2薄膜的生长结构,还可以改善CeO2与Si界面的电学性质.     

CeO_2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

研究了 Ce O2 作为高 K (高介电常数 )栅介质薄膜的制备工艺 ,深入分析了衬底温度、淀积速率、氧分压等工艺条件和利用 N离子轰击氮化 Si衬底表面工艺对 Ce O2 薄膜的生长及其与 Si界面结构特征的影响 ,利用脉冲激光淀积方法在 Si(10 0 )衬底生长了具有 (10 0 )和 (111)取向的 Ce O2 外延薄膜 ;研究了 N离子轰击氮化 Si衬底表面处理工艺对 Pt/ Ce O2 / Si结构电学性质的影响 .研究结果显示 ,利用 N离子轰击氮化 Si表面 /界面工艺不仅影响 Ce O2 薄膜的生长结构 ,还可以改善 Ce O2 与 Si界面的电学性质     

采用铟束流保护下的调制中断生长技术改善(0001)GaN表面形貌

使用分子束外延方法,采用In束流保护下的调制中断生长技术,在(0001)蓝宝石衬底上生长GaN薄膜.利用反射式高能电子衍射(RHEED)对生长进行实时监控,并用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)法对GaN外延薄膜的表面形貌和晶体质量进行分析.实验结果表明:采用该技术生长的Ga极性GaN外延薄膜中的晶体表面残留Ga滴密度大大降低,GaN外延薄膜的表面形貌得到改善,其均方根粗糙度(RMS)由3nm降低为0.6nm,同时XRD双晶摇摆曲线测试的结果表明,GaN外延层的晶格质量也得到改善.     

采用铟束流保护下的调制中断生长技术改善(0001)GaN表面形貌

使用分子束外延方法,采用In束流保护下的调制中断生长技术,在(0001)蓝宝石衬底上生长GaN薄膜.利用反射式高能电子衍射(RHEED)对生长进行实时监控,并用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)法对GaN外延薄膜的表面形貌和晶体质量进行分析.实验结果表明:采用该技术生长的Ga极性GaN外延薄膜中的晶体表面残留Ga滴密度大大降低,GaN外延薄膜的表面形貌得到改善,其均方根粗糙度(RMS)由3nm降低为0.6nm,同时XRD双晶摇摆曲线测试的结果表明,GaN外延层的晶格质量也得到改善.     

CeO2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

研究了CeO2作为高K（高介电常数）栅介质薄膜的制备工艺,深入分析了衬底温度,淀积速率,氧化压等工艺条件和利用N离子轰击氧化Si衬底表面工艺对CeO2薄膜的生长及其与Si界面结构特征的影响,利用脉冲激光淀积方法在Si(100)衬底生成了具有（100）和（111）取向的CeO2外延薄膜,研究了N离子轰击氮化Si衬底表面处理工艺对Pt/CeO2/Si结构电学性质的影响,研究结果显示,利用N离子轰击氮化Si表面／界面工艺不仅影响CeO2薄膜的生长结构,还可以改善CeO2与Si界面的电学性质。     

缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

用不同温度的Al N缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜。通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响。结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌。较低温度下的Al N缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的Al N缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低。这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响。通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型。     

氮化时间对脉冲激光沉积AlN薄膜性能的影响

应用脉冲激光沉积(PLD)技术在氮化处理后的蓝宝石衬底上外延生长AlN薄膜。研究了氮化处理时间对AlN薄膜结构性能和表面形貌的影响,利用原位反射式高能电子衍射(RHEED)对生长过程进行实时观测,利用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对AlN薄膜的结构性能以及表面形貌等进行表征和分析。结果表明,随着氮化时间的增加,AlN形核种子数量增加并逐渐有序,促进AlN薄膜由多晶转为单晶并提高其晶体质量,有利于AlN薄膜由三维生长转为二维生长,改善AlN薄膜表面形貌。为采用PLD技术制备高质量AlN基器件提供了一种新思路。     

NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比对HVPE生长GaN薄膜的影响

氢化物气相外延(HVPE)法具有生长成本低、生长条件温和、生长速率快等优点,被认为是生长高质量GaN单晶衬底的最有潜力的方法。为了优化HVPE生长GaN的条件,通过改变NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比(NH3流量与HCl流量之比)。通过建立简单的生长模型,对不同Ⅴ/Ⅲ比下GaN薄膜形态变化的机理进行了分析,研究了HVPE生长过程中氮源(Ⅴ族)和镓源(Ⅲ族)不同流量比对结晶质量和表面形貌的影响。实验结果表明,低Ⅴ/Ⅲ比会导致成核密度低,岛状晶胞难以合并;高Ⅴ/Ⅲ比会降低表面Ga原子的迁移率,导致表面高度差异大,结晶质量差。与Ⅴ/Ⅲ比为15.000和28.125相比,Ⅴ/Ⅲ比为21.250时更适合GaN薄膜生长,得到的晶体质量最高。     

Effect of Substrate Nitridation on Properties of Thick GaN Film Grown by Hydride Vapour Phase Epitaxy

Thick GaN films were grown on the sapphire substrate by hydride vapour phase epitaxy. The properties of GaN films were found to be significantly influenced by the duration of exposing the sapphire substrate to ammonia prior to the GaN growth initiation. The crystalline quality of GaN films revealed by high resolution X-ray diffraction were strongly dependent on the nitridation time, which determined substrate surface topography. The different nitridation schemes strongly affected the morphology of GaN overlayers resulting in the blue shift of the main excitonic peak in photoluminescence spectra at room temperature.     

HVPE生长GaN厚膜的结构和光学性能

采用自制的立式HVPE设备,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了GaN厚外延膜,利用AFM,SEM,XRD,RBS/Channeling,CL,PL以及XPS等技术分析了厚膜的结构和光学性能.结果表明,外延层表面具有台阶结构,接近以层流生长方式二维生长,一些六角形的坑出现在膜表面,坑区具有很强的发光.腐蚀试验显示EPD仅8×106 cm-2;XRD和RBS/channeling表明GaN膜具有较好的晶体质量;PL结果也证明外延层具有高的质量,出现了尖锐的带边峰,半高宽仅67meV,同时出现了黄带和红外带,这些带的出现可能是由本征缺陷和C,O等杂质引起的.     

HVPE生长GaN厚膜的结构和光学性能

采用自制的立式HVPE设备,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了GaN厚外延膜,利用AFM,SEM,XRD,RBS/Channeling,CL,PL以及XPS等技术分析了厚膜的结构和光学性能.结果表明,外延层表面具有台阶结构,接近以层流生长方式二维生长,一些六角形的坑出现在膜表面,坑区具有很强的发光.腐蚀试验显示EPD仅8×106 cm-2;XRD和RBS/channeling表明GaN膜具有较好的晶体质量;PL结果也证明外延层具有高的质量,出现了尖锐的带边峰,半高宽仅67meV,同时出现了黄带和红外带,这些带的出现可能是由本征缺陷和C,O等杂质引起的.     

GaN薄膜异质外延制备技术的进展

介绍了采用ＭＯＣＶＤ或ＨＶＰＥ技术高质量异质外延生长ＧａＮ薄膜的发展状况。分析和比较了以不同材料为衬底或过渡层生长ＧａＮ的工艺过程和薄膜质量，对生长动力学机理也作了简要介绍。     

HVPE生长的高质量GaN纳米柱的光学性能

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廷(HVPE)系统生长高质量的GaN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HC1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HC1体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好的光学性质.讨论了不同生长阶段的GaN纳米结构发光特性的变化规律,认为纳米结构所产生的表面态密度大小差异会造成带边峰位的红移和展宽.     

HVPE生长厚层GaN基片V/Ⅲ对结晶质量的影响

采用HVPE法,通过改变V/Ⅲ生长厚层GaN基片。分别采用X射线双晶衍射摇摆曲线、拉曼光谱及扫描探针显微镜进行生长晶体结晶质量和显微形貌分析。生长出表面光亮、无坑、无裂痕的60μm以上厚层GaN基片,并简要介绍厚层GaN基片生长过程中V/Ⅲ影响成核岛演变的规律。     

GaN grown by hydride vapor phase epitaxy on p-type 6H-SiC layers

6H-SiC/GaN pn-heterostructures were grown by subsequent epitaxial growth of p-SiC by low temperature liquid phase epitaxy (LTLPE) and n-GaN by hydride vapor phase epitaxy (HVPE). For the first time, p-type epitaxial layers grown on 6H-SiC wafers were used as substrates for GaN HVPE growth. The GaN layers exhibit high crystal quality which was determined by x-ray diffraction. The full width at a half maximum (FWHM) for the ω-scan rocking curve for (0002) GaN reflection was ∼120 arcsec. The photoluminescence spectra for these films were dominated by band-edge emission. The FWHM of the edge PL peak at 361 nm was about 5 nm (80K).     

利用混合极性制备多孔缓冲层及其在GaN厚膜外延中的应用

使用分子束外延(MBE)技术在(0001)面蓝宝石衬底上生长混合极性的氮化镓(GaN)薄膜,利用不同极性面的GaN薄膜在强碱溶液中腐蚀特性的差异,混和极性样品经腐蚀处理后,得到了一层具有多孔结构的GaN层.以多孔结构的GaN作为缓冲层,用卤化物气相外延(HVPE)方法生长GaN厚膜.X射线双晶衍射和光致发光等测试结果表明,多孔结构的GaN缓冲层可以有效地释放GaN厚膜和衬底之间因热膨胀系数失配产生的应力,使GaN厚膜晶体的质量得到很大提高.