Ⅲ族氮化物半导体的气相外延生长及其热力学分析（1）

宽带隙Ⅲ族氮化物半导体材料在新型光电器件中具有潜在应用,它的研究目前已成为材料科学中一个极其活跃的前沿。本文从表面热力学反应的角度出发,着重介绍了ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａ以及ＩｎＡｌＮ等Ⅲ族氮化物材料的气相外延生长。     

Ⅲ族氮化物半导体的气相外延生长及其热力学分析（2）

４分子束外延生长（ＭＢＥ）采用ＭＯＶＰＥ工艺可成功地进行各类Ⅲ族氮化物半导体的生长，但它也有某些不足之处。如由于ＭＯＶＰＥ生长温度较高，因此固相析出反应较快，同时由ＮＨ３的裂解所产生的Ｈ２会影响反应过程的进行等。为此，人们又开发了不采用ＮＨ３，而采用...     

Ⅲ族氮化物外延层中的缺陷

采用光荧光和阴极荧光方法 ,对 Ga N外延层中的黄色和蓝色发光进行测量分析 ;同时 ,采用原子力显微镜、扫描电镜及其能谱测量外延层中的缺陷。结果表明 ,黄色和蓝色发光与残留杂质有关。采用第一原理计算结果显示 ,残留 C、O杂质、本征缺陷等是黄色和蓝色的可能物理起源。采用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜及其能谱对 Ga N/Al Ga N异质结中的纳米管进行观测 ,了解了纳米管的形貌。结果表明 ,构成纳米管的小面可能是外延过程中表面吸附引起的 ;计算结果显示 ,纳米管形貌变化与 Ga N/Al Ga N界面处晶格失配应力有关。采用透射电镜观察外延层中沉积物及其周围位错的结构表明 ,沉积物附近应力的存在是位错产生的主要原因     

Ⅲ族氮化物异质结构:工艺、性质和发光器件

目前信息的光和磁光记录与读出系统是非常重要的产品，它占高速增长的半导体激光市场的五分之一（2000年为60亿美元，增长率为108%）。这部分市场需要辐射波长尽量短的发光器件。CD-ROM装置使用的辐射波长由780 nm过渡至650 nm（DVD-ROM），信息写入密度提高了20倍。进一步减小半导体激光器的波长可使CD记录信息达到150 Gbyte。上述情况决定了对宽带隙化合物、即Ⅲ族氮化物的极大兴趣，因为该系统主要化合物氮化镓的禁带宽度为3.42 eV，它对应紫外光谱区。使用AlGaN和InGaN固溶体可以调节禁带宽度。因此，Ⅲ族氮化物系统能够得到紫…     

Ⅲ-Ⅴ族化合物超薄层外延生长新技术——原子层外延

本文概述了Ⅲ-Ⅴ族化合物原子层外延(ALE),重点介绍了脉冲喷射(PJ)-ALF、氯化物-ALE和增强迁移外延(MEE)。ALE生长层厚度对生长参数,如源气体分压、生长温度和生长时间都不敏感,主要取决于ALE周期数目,因此ALE又称“数字外延”。与传统的MBE和MOCVD相比,ALE具有生长层厚度更均匀、缺陷密度更低、选择外廷中无边缘生长以及侧壁外延可控制到单原子层等优点。文中还讨论了ALEⅢ-Ⅴ族化合物电学性能和应用。     

国产4H-SiC SI衬底MESFET外延生长及器件研制

以国产衬底实现SiC加工工艺链为目标,采用国产4H-SiC半绝缘衬底材料外延得到4H-SiC MESFET结构材料.外延片XRD半宽43.2 arcs,方块电阻121点均匀性18.39%,随后制备出的具有直流特性的4H-SiC MESFET器件管芯,器件总栅宽250 μm,饱和电流密度680 mA/mm,跨导约为20 mS/mm,在20 V下的栅漏截止漏电为10 μA,2 mA下栅漏击穿电压为80 V.比例占总数的70%以上.初步实现从衬底到外延,进而实现器件的完整工艺链,为进一步的工艺循环打下良好基础.     

MOCVD生长Ⅲ族氮化物镓源的选择

MOCVD是生长Ⅲ族氮化物材料最成功的技术之一.镓源的选择是该技术中重要的一环.详细比较了三甲基镓和三乙基镓两种主要的镓源对生长样品在微结构、表面形态、电学性质和光学性质方面的不同影响,并对造成不同影响的因素提出了自己的见解.     

在Si和Ge衬底上用分子束外延生长HgCdTe

在当前大规模红外焦平面器件的研制中,高性能器件的制备需要高质量、大面积、组分均匀的碲镉汞材料。衬底和外延材料的晶格失配导致了大量的位错增殖,严重影响红外焦平面器件的工作性能。本文对各种衬底进行了比较,并对Si基和Ge基上的外延碲镉汞材料的生长工艺及性能进行了调研和评价。     

生长在尖晶石衬底上的GaN外延层的喇曼散射研究

在室温下测量了用ＭＯＶＰＥ方法生长在尖晶石（ＭｇＡｌ２Ｏ４）衬底上的ＧａＮ外延层的一阶喇曼光谱．应用各种背散射和９０°散射配置，测得了除低频Ｅ２模外所有ＧａＮ的喇曼活性光学声子模．并且在Ｘ（Ｚ，Ｘ）Ｚ和Ｘ（Ｙ，Ｙ）Ｚ配置下观测到了由Ａ１和Ｅ２模混合形成的准ＴＯ和准ＬＯ模．所得结果与群论选择定则预计的一致     

阴极荧光联合分析系统在Ⅲ族氮化物研究中的应用

利用高性能阴极荧光(CL)联合分析系统对几类典型的Ⅲ族氮化物材料进行测试分析.在光谱研究中,利用CL紫外町见光谱系统,对c面蓝宝石衬底上生长的AlxGa1-xN薄膜进行阴极荧光单色谱测试分析,揭示了CL的激发强度与发光带之间的变化关系.进一步研究了掺Mg的Al0.5Ga0.5N薄膜的带边和杂质能级发光机理.利用CL近红外光谱系统对InN薄膜的阴极发光特性进行了研究,验证了InN实际光学带边E8在0.77eV附近.利用微区分析(CL mapping)系统,可在紫外波段确切地给出材料不同波长的荧光发光区这一特点,对HVPE生长的自支撑GaN衬底进行了SEM和CL微区的对比分析,研究了GaN的位错类型和分布.     

阴极荧光联合分析系统在Ⅲ族氮化物研究中的应用

利用高性能阴极荧光(CL)联合分析系统对几类典型的Ⅲ族氮化物材料进行测试分析.在光谱研究中,利用CL紫外町见光谱系统,对c面蓝宝石衬底上生长的AlxGa1-xN薄膜进行阴极荧光单色谱测试分析,揭示了CL的激发强度与发光带之间的变化关系.进一步研究了掺Mg的Al0.5Ga0.5N薄膜的带边和杂质能级发光机理.利用CL近红外光谱系统对InN薄膜的阴极发光特性进行了研究,验证了InN实际光学带边E8在0.77eV附近.利用微区分析(CL mapping)系统,可在紫外波段确切地给出材料不同波长的荧光发光区这一特点,对HVPE生长的自支撑GaN衬底进行了SEM和CL微区的对比分析,研究了GaN的位错类型和分布.     

虚拟衬底使Ⅲ-Ⅳ族发光二极管生长在硅上

美国Ohio州立大学与Massachusetts技术研究所的科研人员共同开发了一种新的发光二极管(LED)生长工艺，采用这一工艺可以将Ⅲ-V族半导体沉积在一种硅基的“虚拟”衬底上。     

在砷化镓衬底上用分子束外延法生长锑化铟薄膜

用分子束外延方法在ＧａＡｓ上生长ＩｎＳｂ薄膜。方法是先在温度３８０℃生长ＩｎＳｂ有源层。然后低温（３００℃）生长一层约０．０３μｍ厚的ＩｎＳｂ缓冲层。Ｓｂ＿４与Ｉｎ的束流等效压强比为４：１时，可获得温度７７Ｋ最大霍尔迁移率的材料。在２～５μｍ厚度的薄膜中，温度７７Ｋ的霍尔迁移率大于３５０００ｃｍ￣２Ｖ￣（－１）·ｓ￣（－１）和Ｘ射线半峰宽小于２５０（″）。温度７７Ｋ的霍尔迁移率比最近报导的结果大３倍。Ｘ射线半峰宽也相对小。对可改进薄膜性能的几种可能性作了探讨。     

在不同衬底上生长ZnO薄膜及其特性研究

在不同衬底温度下用脉冲激光沉积法(PLD)分别在n-Si(111)、蓝宝石(001)和非晶石英衬底上生长了ZnO薄膜。首先对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,找出在三种不同衬底上制得的结晶质量最好的ZnO薄膜所对应的最佳衬底温度。然后对最佳衬底温度下得到的ZnO薄膜分别进行了X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和原子力显微镜(AFM)分析。结果表明,在硅衬底上生长的ZnO薄膜XRD谱半高宽最小,PL谱特征发光峰强度最强,AFM下的平均粒径最大,说明硅衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最好,而在石英衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最差。     

偏晶向(0001)Si-面衬底上4H-SiC的LPCVD外延生长

化学气相沉积(CVD)是微电子器件用SiC外延材料的主要生长技术.为了获得高质量的4H-SiC外延材料,在偏向<1120>方向8°的4H-SiC(0001)Si-面衬底上,利用台阶控制生长技术进行4H-SiC的同质外延生长.表面形貌是SiC外延材料质量好坏的一个重要参数,为此研究了表面形貌与工艺参数的关系,探讨了4H-SiC外延膜的表面缺陷形成原因.利用Raman散射技术研究了非均匀4H-SiC外延材料的多晶型现象.     

偏晶向(0001)Si-面衬底上4H-SiC的LPCVD外延生长

化学气相沉积(CVD)是微电子器件用SiC外延材料的主要生长技术.为了获得高质量的4H-SiC外延材料,在偏向<1120>方向8°的4H-SiC(0001)Si-面衬底上,利用台阶控制生长技术进行4H-SiC的同质外延生长.表面形貌是SiC外延材料质量好坏的一个重要参数,为此研究了表面形貌与工艺参数的关系,探讨了4H-SiC外延膜的表面缺陷形成原因.利用Raman散射技术研究了非均匀4H-SiC外延材料的多晶型现象.