MOCVD外延生长GaN材料的技术进展

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)、氯化物气相外延(HVPE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)。其中HVPE技术制备GaN的速度最快,适合制备衬底材料;MBE技术制备GaN的速度最慢;而MOCVD制备速度适中。因而MOCVD在外延生长GaN材料方面得到广泛应用。介绍了MOCVD法外延生长GaN材料的基本理论、发展概况、利用MOCVD法外延生长GaN材料的技术进展。认为应结合相关技术发展大面积、高质量GaN衬底的制备技术,不断完善缓冲层技术,改进和发展横向外延技术,加快我国具有国际先进水平的MOCVD设备的研发速度,逐步打破进口设备的垄断。     

MOCVD生长GaN材料的模拟

基于计算流体力学在三维空间中模拟了水平行星式金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应器生长GaN材料的流场、热场、反应物与生成物的分布以及材料生长速率等重要物理参数.计算结果与同样条件下的实验结果吻合程度相当高,表明化学反应机理和计算方法是非常可靠的,能够以此来模拟和指导GaN基材料的MOCVD生长工艺.研究并讨论了GaN的MOCVD生长中输入Ⅴ/Ⅲ比、进气口双束流上下比、总流量、反应室压力等工艺条件对局域Ⅴ/Ⅲ比的影响.     

MOCVD生长GaN材料的模拟

基于计算流体力学在三维空间中模拟了水平行星式金属有机物化学气相沉积（MOCVD）反应器生长GaN材料的流场、热场、反应物与生成物的分布以及材料生长速率等重要物理参数．计算结果与同样条件下的实验结果吻合程度相当高，表明化学反应机理和计算方法是非常可靠的，能够以此来模拟和指导GaN基材料的MOCVD生长工艺．研究并讨论了GaN的MOCVD生长中输入Ⅴ/Ⅲ比、进气口双束流上下比、总流量、反应室压力等工艺条件对局域Ⅴ/Ⅲ比的影响．     

AlGaN/GaN HEMT材料外延技术研究

采用低压MOCVD技术在蓝宝石和SiC衬底上生长了本征GaN和AlGaN/GaN HEMT结构材料。生长过程中采用了EpiTUNEⅡ在位监测技术,对材料生长工艺进行了模型分析以及优化控制。在获得具有良好表面形貌、晶体质量以及光荧光谱的GaN本征材料基础上,生长了AlGaN/GaN HEMT结构材料,获得了良好的2DEG性能。     

欧洲首次在200mm硅晶圆上生长出高质量的AIGaN／GaN异质结构

欧洲独立纳米电子研究中心IMEC与MOCVD设备供应商AIXTRON公司日前宣布,首次在200mm硅晶圆上成功生长出高质量高均匀性的AlGaN／GaN异质结构。 A1GaN／GaN异质结构在AIXTRON应用实验室中的300mm CRIUS MOCVD设备中生长得到,     

氮化镓(GaN)阴极紫外微通道板光电倍增管

<正>南京电子器件研究所近期研制成功的氮化镓(GaN)阴极紫外光电倍增管,采用MOCVD方式外延生长的蓝宝石/AlN/P-AlGaN异质外延结构作为阴极衬底材料,通过真空转移设备的高铝P型GaN材料微结构设计和工艺流通、透射式异质阴极材料生长、GaN外延片洁净处     

GaN-MOCVD设备反应室流场的CFD数值仿真

采用计算流体力学方法对生长半导体材料GaN的重要设备MOCVD(金属有机物化学气相沉积)反应室中的流场结构进行了三维数值仿真.数值模拟采用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.数值仿真给出了具有复杂几何结构和运动方式的GaN-MOCVD反应室中的流场结构,研究了改变几何尺寸和运行参数对MOCVD反应室流场结构的影响,对正在试制开发中的MOCVD设备的几何结构的改进和运行参数的优化提出了指导性建议.     

GaN基材料及其外延生长技术研究

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。     

GaN-MOCVD设备反应室流场的CFD数值仿真

采用计算流体力学方法对生长半导体材料GaN的重要设备MOCVD(金属有机物化学气相沉积)反应室中的流场结构进行了三维数值仿真.数值模拟采用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.数值仿真给出了具有复杂几何结构和运动方式的GaN-MOCVD反应室中的流场结构,研究了改变几何尺寸和运行参数对MOCVD反应室流场结构的影响,对正在试制开发中的MOCVD设备的几何结构的改进和运行参数的优化提出了指导性建议.     

GaN基材料及其外延生长技术研究

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。     

基于工业控制计算机的MOCVD控制系统设计

金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术是当前研制和生产先进化合物半导体材料的最主要技术。本文结合GaN材料生长的MOCVD系统研制，给出了MOCVD计算机控制系统，该系统采用工业控制计算机实现了整个系统的控制和管理，取得了满意的研究结果。     

n型GaN欧姆接触的研究进展

Ⅲ-Ⅴ族GaN基材料以其在紫外光子探测器、发光二极管、高温及大功率电子器件等方面的应用潜能而被广为研究.其中,低阻欧姆接触是提高GaN基器件光电性能的关键.金属/GaN界面上较大的欧姆接触电阻一直是影响器件性能及可靠性的一个问题.对于各种应用来说, GaN的欧姆接触需要得到改进.通过对相关文献的归纳分析,本文主要介绍了近年来在改进n-GaN工艺,提高欧姆接触性能等方面的研究进展.     

GaN基蓝光LED关键技术进展

以高亮度GaN基蓝光LED为核心的半导体照明技术对照明领域带来了很大的冲击,并成为目前全球半导体领域研究和投资的热点。本文首先综述了GaN基材料的基本特性,分析了GaN基蓝光LED制程的关键技术如金属有机物气相外延,P型掺杂,欧姆接触,刻蚀工艺,芯片切割技术,介绍了目前各项技术的工艺现状,最后指出了需要改进的问题,展望了末来的研究方向。     

GaN-based blue laser diode with 6.0 W of output power under continuous-wave operation at room temperature

In this work,we reported the room-temperature continuous-wave operation of 6.0 W GaN-based blue laser diode(LD),and its stimulated emission wavelength is around 442 nm.The GaN-based high power blue LD is grown on a c-plane GaN substrate by metal organic chemical vapor deposition(MOCVD),and the width and length of the ridge waveguide structure are 30 and 1200 μm,respectively.The threshold current is about 400 mA,and corresponding threshold current density is 1.1 kA/cm2.     

GaN基发光二极管的可靠性研究进展

高效高亮度GaN基发光二极管(LED)在图像显示、信号指示、照明以及基础研究等方面有着极为广阔的应用前景,器件的可靠性是实现其广泛应用的保证.本文从封装材料退化、金属的电迁移、p型欧姆接触退化、深能级与非辐射复合中心增加等方面介绍了GaN基LED的退化机理以及提高器件可靠性的措施,并对GaN基LED的应用前景进行了展望.     

BOC’s GaNcat roars for NH3 & metalorganics

Based on its existing GRC (Gas Reactor Column) technology, BOC Edwards has launched GaNcat, an abatement solution for GaN-based MOCVD exhausts.This is a short news story only. Visit www.three-fives.com for the latest advanced semiconductor industry news.     

Design and Growth of Visible-Blind and Solar-Blind III-N APDs on Sapphire Substrates

GaN-based visible-blind and AlGaN-based solar-blind avalanche photodiodes (APDs) have been grown and fabricated on sapphire substrates. The GaN p-i-n APDs show low dark current with high gain. The AlGaN layers for the Al_0.55Ga_0.45N-based APDs are grown using a newly developed pulsed metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) process, and the material characterization results show excellent material quality. The spectral responsivity of the devices show a bandpass characteristic with cutoffs in the ultraviolet (UV) visible-blind and solar-blind spectrum for GaN- and Al_0.55Ga_0.45N-based APDs, respectively.     

Thomas Swan looks to build on its GaN foundations

The increasing demand for GaN-based products for optoelectronic and electronic devices is resulting in significant growth for metal organic chemical vapour deposition (MOCVD) equipment manufacturer Thomas Swan & Co.     

GaN基HEMT器件抗逆压电性能研究

可靠性问题是GaN基HEMT器件走向实用化的关键,逆压电效应导致器件退化是近年来比较引人瞩目的理论之一。对于GaN基HEMT器件,当其承受外加电场时,由于逆压电效应,电场最终转化成弹性势能。当电场足够大,突破势垒层材料所能承受的临界弹性势能,势垒层材料就会发生松弛。根据逆压电效应导致器件退化机理,从弹性势能的角度出发,对低Al组分AlGaN势垒层、InAlN势垒层和AlGaN背势垒等三种结构进行理论分析。分析表明,三种结构均能较大程度地改善GaN基HEMT器件的抗逆压电能力,从而提高器件可靠性。