GaN薄膜生长实时监控系统的实现

分析了在ECR-MOCVD装置上外延生长GaN单晶薄膜的工艺过程特点和在此过程中影响GaN结晶质量的主要因素.在此基础上,设计了一套监控系统,用于GaN外延生长的工艺流程监控,并提出了一种合适的工艺流程监控策略.     

GaN生长工艺流程实时监控系统

分析了在ECR-MOCVD装置上外延生长GaN单晶薄膜的工艺过程特点和在此过程中影响GaN结晶质量的主要因素.在此基础上,设计了一套以80C31单片机为核心的光电隔离电路和PC机组成的两级系统,用于GaN薄膜外延生长的工艺流程监控,并提出了一种合适的工艺流程监控策略.     

GaN的MOCVD生长

ＧａＮ是重要的蓝光半导体材料．我们以ＴＭＧａ和ＮＨ３为源在（０１１２）α－Ａｌ２Ｏ３衬底上成功的用ＭＯＣＶＤ方法生长了ＧａＮ外延层，研究了ＧａＮ的表面形貌与结晶学、电学和光学特性．ＧａＮ（２１１０）面的双晶回摆曲线衍射峰的最小半高宽已达１６＇．并观测到ＧａＮ所发出的紫外和可见光波段的阴极荧光．     

GaN基材料半导体激光器综述

叙述了激光器材料的发展,回顾了GaN薄膜制备的几个技术进展,总结了GaN基材料激光器(LDs)的发展历程。     

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系.GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加.在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同.GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关.实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应.预反应的程度与TMGa的流量成正比.     

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系．GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加．在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同．GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关．实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应．预反应的程度与TMGa的流量成正比．     

GaInP材料生长及其性质研究

用Ｘ光双晶衍射、Ｈａｌｌ和光致发光研究了ＭＯＣＶＤ生长的ＧａｘＩｎ１－ｘＰ（ｘ＝０．４７６～０．５０５）外延层．发现Ｇａ组分随Ｖ／Ⅲ比的增大略有下降，认为是由于Ｇａ－Ｐ键比Ｉｎ－Ｐ键强所造成的．７７Ｋ下电子迁移率达３３００ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）．Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ的载流子浓度随生长温度升高、Ｖ／Ⅲ比的增大而降低，提出磷（Ｐ）空位（Ｖｐ）是自由载流子的一个重要来源．１７Ｋ下ＰＬ峰能和计算的带隙最大相差１１３ｍｅＶ，这可能与ＧａＩｎＰ中杂质或缺陷以及其中存在有序结构有关．     

预处理蓝宝石衬底上生长高质量 GaN 显示薄膜

采用化学方法腐蚀部分 c-面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用 LP-MOCVD 在此经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长 GaN 薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、光致发光光谱(PL)、透射光谱分析GaN薄膜的晶体质量和光学质量.分析结果表明,CaN 薄膜透射谱反映出的 CaN 质量与 X射线双晶衍射测量的结果一致,即透射率越大,半高宽越小,结晶质量越好;对蓝宝石衬底进行前处理可以大大改善GaN薄膜的晶体质量和光学质量,其(0002)面及(1012)面XRD半高宽(FWHM)分别降低到 208.80arcsec 及 320.76arcsec,而且其光致发光谱中的黄光带几乎可以忽略.     

生长压力对MOCVD GaN材料晶体质量的影响

使用氮化物MOCVD外延生长系统,采用传统的两步生长法在76.2 mm c面蓝宝石衬底上生长了不同压力的GaN薄膜样品.研究发现提高高温GaN的生长压力,初期的三维生长时间增长,有利于提高GaN薄膜的晶体质量.同时采用XRD、PL谱和湿化学腐蚀方法研究了样品的位错特性,结果表明高压生长的样品能够降低位错密度,起到改善G...     

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。     

立方相GaN的高温MOCVD生长

利用MOCVD技术在提高生长温度(900℃)下生长出了高质量的立方相GaN,生长速度提高到1.6μm/h.高温生长的GaN样品近带边峰室温光荧光半高宽为48meV,小于在830℃下生长的GaN样品.在ω扫描模式下,X射线衍射表明高温生长的GaN具有较小的(002)峰半高宽21′.可以看出,尽管立方GaN是亚稳态,高生长温度仍然有利于其晶体质量的提高.本文对GaN生长中生长温度和生长速度之间的关系作了讨论.     

立方相GaN的高温MOCVD生长

利用MOCVD技术在提高生长温度(900℃)下生长出了高质量的立方相GaN,生长速度提高到1.6μm/h.高温生长的GaN样品近带边峰室温光荧光半高宽为48meV,小于在830℃下生长的GaN样品.在ω扫描模式下,X射线衍射表明高温生长的GaN具有较小的(002)峰半高宽21′.可以看出,尽管立方GaN是亚稳态,高生长温度仍然有利于其晶体质量的提高.本文对GaN生长中生长温度和生长速度之间的关系作了讨论.     

在GaAs衬底表面生长GaN过程中的氮化新方法

分析了在ECR－MOCVD装置上外延生长GaN单晶薄膜的工艺特点，在此基础上尝试了一种新的氮化方法处理衬底表面，并进行了一系列不同条件下的对比试验，以反射高能电子衍射（RHEED）和X射线衍射（XRD）对实验结果进行检测，发现在清洗的过程中加入一定量的氮可以避免单纯氢清洗对衬底的损伤，并取得了比较好的氮化效果。     

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜，利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜，得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL). 通过比较未采用缓冲层，同时采用低温和高温GaN缓冲层，以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程，发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜，同时表征了材料的电学性质和光学性质. 通过对InN薄膜生长模式的讨论，解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.     

利用低温插入层改善GaN外延层晶体质量研究

采用MOCVD系统在蓝宝石衬底上生长了GaN外延薄膜,在高温GaN生长中插入了低温GaN.通过改变低温GaN的生长温度和Ⅴ/Ⅲ比得到不同样品.对样品薄膜进行了高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光谱(PL)测试,PL半峰宽变化不大,XRD半峰宽有明显变化.实验结果表明,低温GaN缓冲层可以使后续生长更好,达到二维生长...