通過RHEED原位監(jiān)測(cè)GaN膜的ECR-PAMOCVD生長.pdf

1、大連理工大學(xué)碩士論文摘要本論文首次在新建的ESPDU裝置上，用電子回旋共振(ECR)一微波等離子體輔助金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(PAMOCVD)方法研究了異質(zhì)外延GaN單晶膜的生長工藝。通過實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇來優(yōu)化生長工藝。實(shí)驗(yàn)中我們采用藍(lán)寶石(aAl八)作為襯底，純度為99.999%的高純氮?dú)?姚)作為氮源，三乙基稼(TEGa)為嫁源。在生長實(shí)驗(yàn)過程中，反射式高能電子衍射(RHEED)的原位監(jiān)測(cè)，被作為主要的測(cè)試手段，來評(píng)價(jià)生長結(jié)果。恤過分析

2、氮化過程中，由不同的工藝條件，包括微波輸入功率(400700W)和氮化時(shí)間(60180s)，產(chǎn)生不同的RHEED圖像，來獲得好的氮化條件。在緩沖層生長階段，固定微波輸入功率為60OW生長溫度為5500CVI工作為研究的主要工藝條件，不同的VIII產(chǎn)生了不同的緩沖層RHEED圖像和原子力顯微鏡圖像(AFM)。通過對(duì)比洲門獲得了生長緩沖層初步優(yōu)化的V工I工。在生長階段，生長溫度固定為6500C輸入微波功率為600W澎士對(duì)不同的VI工工產(chǎn)生的

3、不同的X射線衍射(XRD)曲線和生長后的表面RHEED圖像的結(jié)果，IRF得到生長fv中初步優(yōu)化的VIII.)大連理工大學(xué)碩士論文第一章緒論第一章緒論第一節(jié)GaN的基本也貢在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，一般將SiGe稱為第一代半導(dǎo)體材料，而將GaAs、工nPGaPInAsAlAs及其合金等成為第二代電子材料〔1216)寬禁帶(E2.3eV)半導(dǎo)體材料近年來發(fā)展非常迅速，稱為第三代半導(dǎo)體材料，其主要的代表材料為SiCZeSe、金剛石和GaN等。同第

4、一、二代半導(dǎo)體材料相比，寬禁帶的半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、電子漂移飽和速度高，介電常數(shù)小，導(dǎo)熱性能好耐腐蝕等特點(diǎn)，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度等電子器件的制備而利用其特有的禁帶寬度，還可以制作藍(lán)、綠光和紫外的發(fā)光器件和光探測(cè)器件。材料帶隙類型禁帶寬度eV熔點(diǎn)℃熱導(dǎo)率W.cmK1電j褪港率cm訓(xùn)s1介電常數(shù)飽和速率cms1內(nèi)自，.、Si間接1.11914201.40135011.91X10訓(xùn)舊1、第二代GaAs直接1.428

5、12380.54800013.182X10第二代GaN直接3.3617001.58008.92.5X10表111各代半導(dǎo)德材拌手之間的特性比較III族氮化物，主要包括GaNAINInN(Eg2.3eV)GalnNAlGaInN和AlGaN等，是近年來腳泛研究的第三代半導(dǎo)體利料。通過組份調(diào)配，這些材料的禁帶寬度可覆蓋了紅、黃、綠、藍(lán)、紫和紫外的光譜范圍。在通常情況下，它們以六方對(duì)稱相的纖鋅礦結(jié)構(gòu)存在，但在一定的情況下也自劊哆以立方的閃鋅礦

6、結(jié)構(gòu)存在，兩種結(jié)構(gòu)的主要差別在于原子的堆排次序不同，因而在光學(xué)和電學(xué)特性上也有顯著的差別。表112給出了兩種結(jié)構(gòu)的AINGaN和InN在300K時(shí)的帶隙寬度和晶格常數(shù)。GaN材料長久以來被認(rèn)為是第三代半導(dǎo)體中最有前途的工11族刻擔(dān)物。但是，由于GaN材料沒有合適的襯底材料(藍(lán)寶石與GaN的晶格失酉渡高達(dá)14%，與GaAs襯底的失酉己變高達(dá)20%)、位錯(cuò)密度大(約為ZnSe材料的10，倍)、n型本底()locm)濃度太高和無法實(shí)現(xiàn)P摻雜等