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【6h】

GaN/AlO(0001)大晶格失配异质结的PAMOCVD外延生长

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目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1概述

1.2 GaN基材料的研究动态

1.3 GaN基材料的特性

1.3.1 GaN晶体结构的特性和物理性质

1.3.2化学性质

1.3.3 GaN的光学特性

1.3.4 GaN的电学特性

1.4 GaN基材料的器件应用

1.4.1蓝光发光器件

1.4.2高频高功率电子器件

1.4.3紫外探测器

1.4.4高温电子器件

1.5 GaN的发展前景

1.6论文选题依据及意义

1.7论文主要工作

2薄膜生长理论

2.1薄膜的成核原理

2.2外延单晶薄膜生长类型

2.2.1岛状生长模式

2.2.2层状生长模式

2.2.3混合生长模式

2.3小结

3实验设备和材料分析技术

3.1实验设备及原理

3.1.1低压等离子体辅助化学气相沉积原理

3.1.2 ESPD-U中低温等离子体的产生及特点

3.1.3 ESPD-U-PAMOCVD的总体结构及其特征

3.2红外测温系统的工作原理

3.3材料的分析手段

3.3.1高能电子衍射仪

3.3.2 X射线衍射

3.3.3原子力显微镜(AFM)

3.4小结

4实验结果及讨论

4.1衬底、镓源和氮源的选择

4.1.1衬底材料的选择

4.1.2镓源的选择

4.1.3氮源的选择

4.2清洗实验

4.2.1衬底的化学清洗

4.2.2等离子清洗的工艺

4.2.3小结

4.3氮化实验

4.3.1氮化的温度和时间对氮化效果的影响

4.3.2氮化的作用和氮化的程度对缓冲层生长的影响

4.3.3微波功率对氮化结果的影响

4.3.4小结

4.4低温缓冲层的生长实验

4.4.1温度对缓冲层的影响

4.4.2 V/Ⅲ比对缓冲层的影响

4.4.3小结

4.5 GaN外延层的生长工艺

4.5.1温度对外延层生长的影响

4.5.2小结

4.6实验结果的讨论

5实时监控系统的软件部分的实现及改进

5.1系统分析

5.1.1 GaN生长工艺特点

5.1.2系统需要实现的功能

5.2系统硬件部分的设计

5.3通信协议设计

5.4系统程序设计

5.4.1系统的组成

5.4.2热电偶不能反映真实的生长温度问题的解决

6总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

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摘要

GaN作为第三代半导体材料,因其优良的特性,日益成为研究的热点,在微电子和光电子领域具有十分广阔的应用优势和发展前景.该论文采用电子回旋共振(ECR)微波等离子体辅助金属有机物化学气相沉积(PAMOCVD)方法,以氮等离子体为氮源,研究了大晶格失配(14%)异质结GaN/A1<,2>O<,3>(0001)的低温(700℃)外延生长.为了释放因晶格失配产生的应力,以降低在GaN外延膜中引起的缺陷密度,我们对蓝宝石衬底采用了氢等离子体清洗、氮等离子体氮化以及低温生长缓冲层的方法.我们用X射线衍射(XRD)来表征晶体的结构,用原子力显微镜(AMF)来表征表面形貌.通过高能电子衍射仪(RHEED)、对实验结果进行分析比较,对GaN薄膜的清洗、氮化、缓冲层和外延生长实验参数进行了优化.XRD和AFM的结果表明,我们在蓝宝石衬底上获得了晶质良好的GaN薄膜.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.文中讨论了氮化层的原子排列点阵相对于蓝宝石衬底(0001)面旋转了30°的机理;解释了在六方相的缓冲层上在较低温度下外延生长GaN的过程中出现立方相GaN的现象.另外,在分析实验流程的特点的基础上,对ESPD-U半导体薄膜生长实时监控系统作了改进.

著录项

  • 作者

    曲钢;

  • 作者单位

    大连理工大学;

  • 授予单位 大连理工大学;
  • 学科 材料物理与化学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 徐茵;
  • 年度 2004
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TN304.23;TN304.055;
  • 关键词

    GaN; 异质结; 薄膜; PAMOCVD; 实时监控系统;

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