基于双热电偶校准ECR-PEMOCVD薄膜生长温度分析研究

通过简单叙述Ⅲ族GaN基氮化物薄膜,以及了解半导体薄膜生长系统的温度变化情况重要性,提出了基于双热电偶校准薄膜生长装置ECR-PEMOCVD温度的方法.试验表明,置放样品的托盘温度(薄膜的生长的真实温度)与生长环境温度(设定温度)是不一样的,两者的差异甚至很大.最后讨论了在经过校温的系统上进行蓝宝石衬底的氢氮等离子体清洗实验,并通过RHEED图像评价清洗结果质量.     

标准温度和衬底分步清洗对GaN初始生长影响RHEED研究

在经过校温的ECR-PEMOCVD装置上,通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了常规清洗和ECR等离子体所产生的活性氢氮等离子体源对蓝宝石衬底进行清洗、氮化实验,结果表明:经常规清洗的蓝宝石衬底的表面晶质差异很大;按照经验清洗30 min是不能清洗充分的,那么根据情况进行多步清洗就显得很重要了;结果表明清洗得很充分的衬底经20 min的氮化出来,而未清洗充分的衬底20 min或更长的时间是不能氮化出来的.     

采用ECR-PEMOCVD方法进行立方和六方GaN单晶薄膜生长的准热力学模型和相图

基于热力学平衡理论,对在电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积系统中的Ga N薄膜生长给出了一个化学平衡模型.计算表明,Ga N生长的驱动力Δp是以下生长条件的函数: 族输入分压,输入 / 比,生长温度.计算了六方和立方Ga N的生长相图,计算结果和我们的实验结果显示出一定的一致性.通过分析,解释了高温和高 / 比生长条件适合六方Ga N的原因.上述模型可以延伸到用于Ga N单晶薄膜生长的类似系统中.     

ECR-PEMOCVD法在GaAs(001)衬底上制备GaN量子点

报道了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机化学气相沉积(PEMOCVD)方法在GaAs(001)衬底上成功地制备出GaN量子点.原子力显微镜(AFM)测量表明成核密度高达1010cm-2,量子点直径约为30nm.采用300℃低温氮化,600℃退火和500℃缓冲层,600℃退火工艺制备.GaN量子点的密度和大小由制备温度和时间所控制.最后讨论了量子点成核的机制.     

采用ECR-PEMOCVD方法进行立方和六方GaN单晶薄膜生长的准热力学模型和相图

基于热力学平衡理论,对在电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积系统中的GaN薄膜生长给出了一个化学平衡模型.计算表明,GaN生长的驱动力Δp是以下生长条件的函数:Ⅲ族输入分压,输入Ⅴ/Ⅲ比,生长温度.计算了六方和立方GaN的生长相图,计算结果和我们的实验结果显示出一定的一致性.通过分析,解释了高温和高Ⅴ/Ⅲ比生长条件适合六方GaN的原因.上述模型可以延伸到用于GaN单晶薄膜生长的类似系统中.     

氮化工艺对GaN缓冲层生长的影响

以氮等离子体为氮源,以三乙基镓（TEG）为镓源,在蓝宝石（Al2O3）衬底上生长GaN缓冲层。主要考察了氮化温度和氮气流量对缓冲层生长的影响。实验中采用了氢氮混合等离子体清洗的方法,提高了清洗的质量。用X射线衍射来表征晶体的结构,用原子力显微镜来表征表面形貌。通过对高能电子衍射仪获得的缓冲层与氮化层的衍射图样进行比较,对GaN的氮化实验参数进行了优化。     

fmax为30.8GHz的超薄Al2O3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为+3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

f_(max)为30.8GHz的超薄Al_2O_3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件(英文)

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaNMOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为 3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

蓝宝石衬底的ECR等离子体清洗与氮化的RHEED研究

通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了ECR(电子回旋共振)等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石衬底的清洗与氮化作用,结果表明:在ECR氢等离子体中掺入少量的氮气可以明显提高蓝宝石衬底的清洗效果,从而获得平整而洁净的衬底表面;而采用ECR氮等离子体对经过氢氮混合等离子体清洗20min后的蓝宝石衬底进行氮化,能观测到最清晰的氮化铝成核层的RHEED条纹,且生长的GaN缓冲层质量是最好的.     

激光剥离GaN/Al2O3材料温度分布的解析分析

分析了脉冲激光作用下GaN的衬底剥离过程。利用简化的一维模型，给出一种比较直观的脉冲激光辐照下GaN／Al2O3材料温度分布的解析形式，得到了分界面温度和脉冲宽度的关系。表明，单脉冲作用下分界面的温度与加热时间的平方根成正比，并得出脉冲过后随着深度变化温度梯度的分布。在连续脉冲作用时，分界面的温度呈锯齿状不断升高。     

GaN的ECR-PEMOCVD生长中衬底清洗和氮化的分析

在改进的电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学汽相沉积(ECR-PEMOCVD)装置(ESPD-U)中,以氮等离子体为氮源,三乙基镓(TEG)为镓源,在蓝宝石(α-Al2O3)衬底上生长氮化镓(GaN)薄膜.在不同的温度、氮氢流量下,分别对α-Al2O3衬底进行等离子体清洗和氮化,并用RHEED实时监测.通过对RHEED图像的分析,得出衬底清洗和氮化的最佳条件.     

α-Al2O3上生长GaN过程中氮化的研究

在自行设计研制的电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR?蛳EMOCVD)装置上生长氮化镓(GaN)薄膜，以氮等离子体为氮源，三乙基镓（TEG）为镓源，蓝宝石（α?蛳Al2O3）为衬底。通过反射高能电子衍射、原子力显微镜、射线衍射实验数据分析，研究了ECR等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石（α?蛳Al2O3）衬底的氮化作用, 结果表明：在ECR等离子体中，不掺入氢气，温度较低时可以明显提高α?蛳Al2O3衬底的氮化效果，获得平整的氮化层，且生长的氮化镓缓冲层质量是最好的。     

在镀铝玻璃衬底上低温沉积GaN薄膜的结晶特性

采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)方法,在镀铝玻璃衬底上沉积了GaN薄膜.RHEED和XRD分析显示,适当增加TMGa流量,薄膜呈现高度c轴择优取向特征;SEM表明,随着TMGa流量增加,薄膜表面逐渐平整致密;对Raman光谱中A1(TO)、E1(TO)两个禁戒模式及281.1 cm-1附近宽峰出现的原因进行了探讨,并对E2(high)、A1(LO)模的低频移动进行了分析,分析认为E2(high)模低频移动是薄膜内应力和晶粒尺寸效应共同作用的结果,同时晶粒尺寸效应还导致了A1(LO)模的低频移动.     

蓝宝石衬底的ECR等离子体清洗与氮化的RHEED研究

通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了ECR(电子回旋共振)等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石衬底的清洗与氮化作用,结果表明:在ECR氢等离子体中掺入少量的氮气可以明显提高蓝宝石衬底的清洗效果,从而获得平整而洁净的衬底表面;而采用ECR氮等离子体对经过氢氮混合等离子体清洗2 0 min后的蓝宝石衬底进行氮化,能观测到最清晰的氮化铝成核层的RHEED条纹,且生长的Ga N缓冲层质量是最好的     

蓝宝石衬底分步清洗及其对后续氮化的影响

通过反射高能电子衍射仪(RHEED)分析蓝宝石衬底在经过双热电偶校温的ECR-PEMOCVD装置中清洗氮化实验表面晶质的RHEED图像,研究了常规清洗和ECR等离子体所产生的活性氢氮等离子体源对蓝宝石衬底清洗、氮化的实验.结果表明,经常规清洗后的蓝宝石衬底表面晶质差异较大,有些衬底再经通常的30min等离子体清洗是达不到要求的,而要根据情况施行分步清洗才能清洗充分,清洗充分的衬底经20min就可氮化出来,不充分的再长的时间也很难氮化.