HVPE法制備GaN同質(zhì)襯底.pdf

1、GaN因其優(yōu)異的物理、化學(xué)及電學(xué)特性，成為制造半導(dǎo)體光電器件及高頻大功率電子器件的理想材料，但由于GaN體單晶不能像Si、GaAs一樣用直拉法和布里奇曼法制備，現(xiàn)在大部分器件都是在異質(zhì)襯底上生長，限制了器件性能的提高。本文對目前研究比較多的幾種生長GaN體單晶的方法進(jìn)行了綜述，主要針對氫化物氣相外延(HVPE)技術(shù)進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容主要包括：第一，設(shè)計(jì)制造HVPE設(shè)備，針對反應(yīng)管結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)；第二，研究藍(lán)寶石襯底上Ga

2、N生長技術(shù)，主要進(jìn)行原位成核技術(shù)研究；第三，研究了防止GaN開裂、實(shí)現(xiàn)襯底剝離，進(jìn)而獲得自支撐襯底的技術(shù)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.成功搭建了GaN HVPE系統(tǒng)，并利用計(jì)算流體力學(xué)軟件，對反應(yīng)管系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬研究，在分析模擬結(jié)果以及實(shí)際試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對GaN HVPE反應(yīng)管進(jìn)行了優(yōu)化。最終得到較為完美的GaN HVPE設(shè)備，可以生長出均勻的2英寸GaN外延材料，并且大大減少了寄生沉積。
　　 2.進(jìn)行了用HVPE

3、法在藍(lán)寶石襯底上生長GaN的工藝研究。通過大量試驗(yàn)，成功建立了HVPE法原位成核工藝，實(shí)現(xiàn)了GaN單晶生長，生長表面光滑平整，無色透明。
　　 3.研究了HVPE法生長的GaN的表面形貌與生長工藝條件之間的關(guān)系，進(jìn)而優(yōu)化了生長條件，提高了晶體質(zhì)量，降低了表面粗糙度，表面粗糙度Ra=0.9nm。
　　 4.研究了造成GaN微裂紋及晶片開裂的原因，通過優(yōu)化生長條件，成功生長出厚度達(dá)到200μm的無裂紋GaN外延片。