GaN異質(zhì)外延初始生長條件的優(yōu)化及其實(shí)時(shí)監(jiān)控.pdf

1、GaN,作為第三代半導(dǎo)體材料,因?yàn)槠鋬?yōu)良的特性,日益成為研究的重點(diǎn),在微電子和光電子領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用優(yōu)勢和發(fā)展前景.該論文隸屬于國家自然科學(xué)基金(自組裝GaN量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的ECR-PEMOCVD生長及特性(69976008))這個(gè)課題.根據(jù)自組裝量子點(diǎn)的生長原理,在生長GaN的量子點(diǎn)之前,我們需要生長一層晶質(zhì)良好A1N外延層.但由于受我們實(shí)驗(yàn)裝置加熱爐溫度的限制,以及我們?cè)贕aN生長方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn),我們決定在生長A1N外延層之前

2、先生長一層GaN外延層作為過渡.我們認(rèn)為由于GaN與A1N之間晶格失配小,因此在GaN外延層層上容易生長出來的晶質(zhì)良好A1N.該論文一方面的主要工作是在薄膜生長原理的理論指導(dǎo)下,在實(shí)驗(yàn)室自行研制的半導(dǎo)體材料生長裝置ESPD-U上,采用電子回旋共振等離子體增強(qiáng)(ECR-PEMOCVD)方法,通過對(duì)樣品高能電子衍射、X射線衍射和原子力顯微鏡的測試結(jié)果的比較,在藍(lán)寶石襯底上摸索GaN異質(zhì)外延初始生長工藝(氫等離子體氫洗、氮化、緩沖層生長)的優(yōu)

3、化的生長條件.在我們課題組全體成員的努力下,通過改變氫等離子體清洗的時(shí)間和清洗溫度,襯底氮化的氮化時(shí)間和氮?dú)獾牧髁?緩沖層生長的Ⅴ/Ⅲ比和生長溫度,我們初步得到了一個(gè)優(yōu)化的初始生長條件,并采用這個(gè)初始生長條件外延生長出晶質(zhì)良好的GaN.該論文另一方面的重要工作是和大連理工大學(xué)電信學(xué)院合作,通過分析實(shí)驗(yàn)工藝流程的特點(diǎn),為實(shí)驗(yàn)室的ESPD-U設(shè)備共同開發(fā)了一套半導(dǎo)體薄膜生長實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng).使用表明:這套系統(tǒng)保證了工藝流程的連續(xù)可靠運(yùn)行,提高實(shí)