可用于Ⅲ族氮化物生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底的制备

利用新研制出的垂直式低压CVD(L PCVD) Si C生长系统,获得了高质量的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底材料.系统研究了3C- Si C的n型和p型原位掺杂技术,获得了生长速率和表面形貌对反应气体中Si H4 流量和C/ Si原子比率的依赖关系.利用Hall测试技术、非接触式方块电阻测试方法和SIMS,分别研究了3C- Si C的电学特性、均匀性和故意调制掺杂的N浓度纵向分布.利用MBE方法,在原生长的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底上进行了Ga N的外延生长,并研究了Ga N材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C- Si C是一种适合于高质量无裂纹Ga N外延生长的衬底或缓冲材料.     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积(LPCVD)方法在直径为50mm的单晶Si(100)衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅(3C-SiC)外延材料,利用反射高能电子衍射(RHEED)和扫描电镜(SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3C-SiC/Si的优化碳化条件,采用霍尔(Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n-3C-SiC/p-Si异质结的I-V、C-V特性及I-V特性对温度的依赖关系.室温下n-3C-SiC/p-Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到220V,该n-3C-SiC/p-Si异质结构可用于制备宽带隙发射极SiC/Si HBTs器件.     

φ50mm 3C-SiC薄膜的CVD生长及其特性研究

首次报道了在Si衬底采用化学汽相沉积(CVD)技术生长出直径达φ50mm的大面积优质3C-SiC薄膜,表面光亮如镜.作者利用X-射线衍射、傅里叶红外变换吸收谱、X-射线光电子能谱和霍耳测量等对薄膜进行了表征.并在利用所长3C-SiC/Si外延片研制肖特基势垒二极管和GaN基薄膜上取得理想结果.     

利用水平热壁CVD法生长的3C-SiC/Si的均匀性

利用新改进的水平低压热壁CVD设备,改变生长时的压力和H2流速,在50mm的Si(100)和(111)衬底上获得了3C-SiC外延膜,并对外延膜的结构均匀性、电学均匀性和厚度均匀性进行了分析.X射线衍射图中出现了强的3C-SiC的特征峰,其中3C-SiC的(200)和(111)峰的半高宽分别为0.41°和0.21°.3C-SiC外延膜方块电阻的均匀性最好可达2.15%.厚度均匀性可达±5.7%(σ/mean值).     

利用水平热壁CVD法生长的3C-SiC/Si的均匀性

利用新改进的水平低压热壁CVD设备,改变生长时的压力和H2流速,在50mm的Si(100)和(111)衬底上获得了3C-SiC外延膜,并对外延膜的结构均匀性、电学均匀性和厚度均匀性进行了分析.X射线衍射图中出现了强的3C-SiC的特征峰,其中3C-SiC的(200)和(111)峰的半高宽分别为0.41°和0.21°.3C-SiC外延膜方块电阻的均匀性最好可达2.15%.厚度均匀性可达±5.7%(σ/mean值).     

Si衬底和Si-SiO_2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si SiO2 Si柔性衬底上生长了GaN外延层 ,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析 .在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层 ,其表面粗糙度为 0 6nm .研究了GaN外延层中的应力及其光学性质 ,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值 .研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

AlGaN缓冲层结构对Si基GaN材料性能的影响

Si衬底与GaN之间较大的晶格失配和热失配引起的张应力使GaN外延层极易产生裂纹,如何补偿GaN所受到的张应力是进行Si基GaN外延生长面临的首要问题.采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)Si (111)衬底上制备了GaN外延材料并研究了不同AlGaN缓冲层结构对Si基GaN外延材料性能的影响,并采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、原子力显微镜(AFM)、喇曼光谱以及光学显微镜对制备的GaN材料的性能进行了表征.采用3层A1GaN缓冲层结构制备了表面光亮、无裂纹的GaN外延材料,其(002)晶面半高宽为428 arcsec,表面粗糙度为0.194 nm.结果表明,采用3层A1GaN缓冲层结构可以有效地降低GaN材料的张应力和位错密度,进而遏制表面裂纹的出现,提高晶体质量.     

Si衬底GaN外延材料六角形缺陷分析

通过改变AlN形核层的生长温度分别在Si(111)衬底上生长了两个GaN样品,并对GaN外延材料表面的六角形缺陷进行了分析研究。通过显微镜和扫描电镜(SEM)观测发现,AlN形核层在高温下生长时,GaN材料表面会产生大量六角形缺陷。通过电子能谱(EDS)分析得出GaN六角形缺陷中含有大量的Si元素以及少量的Ga和Al元素,其中Si元素从Si衬底中高温扩散而来。在降低AlN形核层的生长温度后,GaN材料表面的六角形缺陷随之消失。表明AlN形核层在较低的温度下生长时可以有效地抑制Si衬底表面Si原子的扩散,减少外延层中由于衬底Si反扩散引起的缺陷。     

Si衬底上侧向外延生长GaN的研究

采用条形Al掩模在Si(111)衬底上进行了GaN薄膜侧向外延的研究.结果显示,当掩模条垂直于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN无法通过侧向生长合并得到表面平整的薄膜;当掩模条平行于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN侧向外延速度较快,有利于合并得到平整的薄膜.同时,研究表明,升高温度和降低生长气压都有利于侧向生长.通过优化生长工艺,在条形Al掩模Si(111)衬底上得到了连续完整的GaN薄膜.原子力显微镜测试显示,窗口区域生长的GaN薄膜位错密度约为1×109/cm2,而侧向生长的GaN薄膜位错密度降低到了5×107/cm2以下.     

Si衬底上5.1W/mm功率密度的GaN HEMT

利用MOCVD技术在Si(111)衬底上生长了高质量的GaN HEMT材料.1μm厚GaN外延层XRD (002) 摇摆曲线半高宽573″,(102) 摇摆曲线半高宽668″.通过插入层技术实现2μm厚GaN HEMT材料无裂纹,室温二维电子气迁移率1350cm2/(V·s),方块电阻328Ω/□.1mm栅宽GaN微波功率器件饱和电流大于0.8A/mm,跨导大于250mS/mm,2GHz下最大连续波输出功率5.1W,增益9.1dB,附加效率达到35%.     

MOCVD生长AlGaN/GaN/Si(111)异质结材料

利用MOCVD在Si(111)衬底上生长了无裂纹的GaN外延薄膜和AlGaN/GaN异质结构。通过优化Si衬底的浸润处理时间、AlN层厚度等参数获得了无裂纹的GaN外延薄膜,研究了SiN缓冲层和插入层厚度对AlGaN/GaN异质结电学性质的影响,2DEG的迁移率和面密度分别达到1410cm2/V.s和1.16×1013cm-2。     

SiNx插入层对Si衬底上生长GaN薄膜晶体质量和表面形貌的影响

在Si(111)衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术外延生长GaN薄膜,对外延生长所得GaN薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,并研究SiNx插入层对GaN薄膜的晶体质量和表面形貌的影响.结果表明,在Si衬底上生长GaN薄膜过程中引入SiNx插入层可使GaN薄膜的(10-12)面的X-射线回摆曲线的半峰宽(FWHM)值从974.01减小到602.01arcsec;表面凹坑等缺陷减少、表面平整度提高.可见,SiNx插入层对在Si衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响.     

76.2mm Si基AlGaN/GaN HEMT

<正>南京电子器件研究所采用含有双AlGaN过渡层的材料结构在76.2 mm(3英寸)Si衬底上外延生长了厚度超过2μm的AlGaN/GaN HEMT材料(图1),材料表面光滑、无裂纹。通过外延材料结构和生长条     

插入δAl/AlN缓冲层在Si(111)上生长GaN

采用MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)生长方法,对比在AlN层上加入δAl/AlN缓冲层和不加入δAl/AlN缓冲层两种生长结构,在Si(111)衬底上生长GaN.实验结果表明,在加入δAl/AlN缓冲层后,GaN外延层的裂纹密度得到了有效的降低,晶体质量也得到了明显的提高.通过MOCVD生长方法,利用光学显微镜、XRD和Raman等分析测试手段,研究了δAl/AlN缓冲层对GaN外延层的影响,获得了裂纹密度小、晶体质量高的GaN材料.     

插入δAl/AlN缓冲层在Si(111)上生长GaN

采用MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)生长方法,对比在AlN层上加入δAl/AlN缓冲层和不加入δAl/AlN缓冲层两种生长结构,在Si(111)衬底上生长GaN.实验结果表明,在加入δAl/AlN缓冲层后,GaN外延层的裂纹密度得到了有效的降低,晶体质量也得到了明显的提高.通过MOCVD生长方法,利用光学显微镜、XRD和Raman等分析测试手段,研究了δAl/AlN缓冲层对GaN外延层的影响,获得了裂纹密度小、晶体质量高的GaN材料.