MOCVD生长非故意掺杂GaN/Si薄膜的电阻率控制研究

本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)在Si(111)衬底上生长了非故意掺杂GaN薄膜。高分辨率X射线衍射(HRXRD)和Lehighton非接触面电阻测量系统用来表征GaN外延层的质量和面电阻(Rs)。通过计算HRXRD测量得到的GaN(0002)和(10-12)半高宽(FWHM),估算了GaN外延层中的线性位错密度(TDD)。GaN外延层的Rs和TDD之间的关系被研究。下面GaN初始层生长条件,包括载气种类(H2或N2)、生长温度和生长压力,对上面GaN外延层的影响被讨论和分析。我们认为H2作为载气能提高GaN质量,减少GaN外延层中的TDD,并由于其活泼的化学特性,能通过还原反应去除GaN外延层中的O和C等杂质。另外,下面GaN初始层在低温和高压下生长,更有助于提高GaN质量和减少TDD。下面GaN初始层通过在H2载气、低生长温度(1050℃)和高生长压力(400mba)下外延生长,上GaN外延层的电阻率得到了提高。     

Si图形衬底的制备及半极性GaN生长

利用KOH溶液的各向异性腐蚀,通过研究温度、异丙醇(IPA)及超声波振动对Si衬底腐蚀的影响,在Si(001)平面衬底上刻蚀出侧面为(111)面的槽状图形衬底.在此基础上,实现了GaN在Si图形衬底(111)侧面的生长.X射线双晶衍射测量GaN薄膜的Bragg角为18.45°,表明在Si图形衬底上成功生长出了(1-101)半极性GaN薄膜.其X射线衍射峰半高宽为1 556弧秒.     

氮气载气MOCVD外延生长GaN成核层研究

在GaN薄膜外延生长过程中,成核层的质量对外延薄膜的质量有着重要的影响。因此,虽然氮气气氛下生长高质量成核层是一个难点,但从安全和成本角度来考虑,值得去攻克这个难点。文章在氮气气氛下使用Thomas Swan 2英寸19片MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)工业级生长设备在蓝宝石衬底上生长GaN成核层并利用原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)对样品表面进行表征。进一步研究了生长温度、生长时间、Ga源流量对GaN成核层的影响。结果表明GaN成核层的生长时间在2 min内呈均匀单层生长,生长温度在750℃以下成核岛分布均匀,Ga源流量与GaN生长速率呈线性关系,可简单的通过控制Ga源流量控制GaN成核层生长速率。     

氧对纳米ZnO薄膜晶体结构和光致发光的影响

ZnO是一种直接带半导体材料，在光电领域中和GaN一样受到关注．ZnO不仅有与GaN相似的晶体结构，而且它的激子结合能高达60meV，是GaN的2．4倍．采用射频(RF)磁控溅射法在n-Si(001)衬底上生长ZnO薄膜，XRD谱测量显示出氧压对ZnO薄膜的晶体结构有显著影响，用波长为325nm的激光激发，观察到在445nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子跃迁到价带，分析了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响。     

Mn掺杂GaN纳米条的制备和性质的研究

通过在1000℃下氨化锰掺杂Ga2O3薄膜制备了大量GaMnN纳米条。采用此法得到的剑状Mn掺杂GaN纳米条是六方纤锌矿结构,Mn的原子百分比是5.43%,纳米条的厚度大约为100 nm,宽度为200~400nm。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光分光光度计(PL)用于表征所制备纳米条形貌及光学性质。室温下以325 nm波长的光激发样品表面,发现由于Mn的掺杂使GaN的发光峰有较大的红移。最后,简单讨论了GaN纳米条的生长机制。     

6H-SiC(0001)衬底结构对GaN膜结构的影响第一原理研究

用从头计算方法总能理论研究了6H-SiC(0001)(3×3)R30°衬底上生长的GaN薄膜的界面结构特性.计算结果表明:GaN膜为Ga极性的纤锌矿结构;6H-SiC(0001)衬底表面台阶引起的GaN岛合并在薄膜中产生边界堆垛失配(SMBs),而这种SMBs缺陷随着薄膜生长厚度的增加可以消除.     

AP-MOCVDGaN材料生长特性

研究低温生长GaN过渡层（缓冲层）在AP－MOCVD生长GaN材料过程中的作用，探讨了过渡层的生长温度、时间、氮化时间等参数对GaN材料晶体质量的影响，通过对过渡层的特性参数的分析、优化，获得了X射线双晶衍射半峰宽为6’的GaN外延层．     

MOCVD生长源流量对p型GaN薄膜特性影响的研究

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上生长p型GaN:Mg薄膜,对不同二茂镁(CP2Mg)流量和Ⅴ族和Ⅲ族摩尔(Ⅴ/Ⅲ)比生长的p型GaN:Mg薄膜特性进行研究。研究表明,增加Ⅴ/Ⅲ比,可以降低螺旋位错密度,提高p型GaN晶体质量。当Ⅴ/Ⅲ比为3 800时,Cp2Mg流量最高为170sccm,获得p型GaN(002)面峰值半高宽(FWHM)最窄为232"。同时研究发现,单纯提高Ⅴ/Ⅲ比对降低刃型位错影响较不明显。     

生长模式控制对MOCVD生长GaN性能的影响

采用MOCVD以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究．用X射线双晶衍射、电化学CV技术对GaN的结晶性能和电学性能进行了表征．研究表明，GaN的生长模式对其电学性能和结晶性能影响很大．在高温GaN生长初期，适当延长GaN的三维生长时间，能明显改善GaN薄膜的结晶性能，降低薄膜的缺陷密度和本底载流子浓度，使GaN质量明显提高．     

C面SiC衬底上N面GaN的MOCVD制备及特性研究（英文）

Ga面GaN基器件结构中存在巨大的极化场,引起载流子溢流等问题,严重的损害了器件的性能。而N面GaN则可以使极化场反转,从而解决这些问题。详细研究了在C面SiC衬底上N面GaN的MOCVD外延生长和性质。N面GaN表面非常粗糙,薄膜中刃位错和混合位错的含量较高。在Si掺杂的N面GaN的室温PL谱中没有观测到黄带的产生。利用热磷酸溶液对N面GaN腐蚀,在外延膜的表面产生了大量的Ga空位,对应的PL谱出现了黄带,确定黄带来源于Ga空位。经过腐蚀后的GaN呈12面锥体形貌,锥体的形成可以弛豫薄膜中的张应力,此外,随着腐蚀的进行,低温PL谱的半峰宽变窄。