本文關鍵詞：GaN薄膜在金屬襯底Ti、Mo上的低溫ECR-PEMOCVD生長及其性能影響機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,由于氮化鎵(GaN)材料在光電子器件(半導體二極管LED、半導體激光器LD)和微電子器件(高溫、大功率、高頻晶體管)等方面有著廣泛的應用而引起研究者的濃厚興趣。眾所周知,這是由于GaN具有直接寬帶系(3.39eV)、高的電子漂移飽和速度及高的擊穿電壓等優(yōu)良性能�；诤瑹晒鈱拥腎nGaN/GaN多量子阱藍光芯片和紅綠藍三色混合芯片的白色光源的獲得,使GaN基器件有望在普通照明方面得到應用。但仍有一些問題有待進一步解決。合適的襯底材料便是其中一個問題,眾所周知,襯底材料對GaN基器件的性能影響巨大。目前制備GaN薄膜的襯底材料多選用藍寶石(α-Al2O3)、碳化硅(SiC)或硅(Si)。但它們都存在一定的不足,a-A1203的導電和導熱性能較差,并且與GaN之間晶格失配較大；SiC雖然在導電和導熱等方面優(yōu)于藍寶石,但卻制造困難且價格昂貴；Si具有價格低廉、易于解理、導電導熱性能好以及便于大面積生產等優(yōu)點,但Si材料與GaN熱失配較大,GaN薄膜的龜裂問題一度難以攻克。近年來,有研究者嘗試在金屬襯底上制備GaN薄膜。金屬材料具有良好的導電性與導熱性、價格低廉、便于大面積生產及兼有反光作用等優(yōu)點,這些都有望在一定程度上改善器件的散熱及發(fā)光效率。更重要的是,金屬可以直接作為電極,以實現(xiàn)后續(xù)的GaN基器件中電流的垂直傳輸,在制造工藝上比激光剝離(Laser Lift-Off)和金屬鍵合等技術要簡單。因此,直接在金屬上沉積GaN薄膜具有重大的研究意義。本文以金屬鈦(Ti)和鉬(Mo)作為襯底材料,采用電子回旋共振-等離子體增強金屬有機物化學氣相沉積(ECR-PEMOCVD)技術,分別以三甲基鎵(TMGa)和高純N2作為Ga源和N源,低溫沉積出高度c軸擇優(yōu)的GaN薄膜。傳統(tǒng)的MOCVD工藝通常采用1050℃左右的高溫,這么高的溫度必定會引起嚴重的界面反應以及GaN與襯底之間巨大的熱應力,從而嚴重影響后續(xù)GaN基器件的性能。本文采用的ECR-PEMOCVD設備以ECR等離子體活化技術,在低氣壓下產生非平衡等離子體,提供高活化的N離子,大大降低了沉積溫度。本文采用反射式高能電子衍射(RHEED)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、室溫光致發(fā)光譜(PL譜)以及電流-電壓測試(I-V測試)等多種表征手段,重點研究了沉積溫度和TMGa流量對GaN薄膜的晶體結構、表面形貌、光學性能以及電學特性的影響。實驗結果表明：Ti襯底上GaN薄膜的最佳沉積溫度為480℃,最佳TMGa流量為1.4sccm,最佳條件制備的GaN薄膜具有較好的晶體質量、均勻致密的薄膜表面,較弱的光致發(fā)光,GaN薄膜與Ti襯底之間顯示肖特基接觸特性。Mo襯底上GaN薄膜的最佳沉積溫度為570℃,最佳TMGa流量為1.6sccm,在最佳條件下制備的GaN薄膜沿c軸擇優(yōu)生長,晶體質量較高,表面較為致密平整,具有較強的光致發(fā)光,GaN薄膜與Mo襯底之間顯示肖特基接觸特性。
【關鍵詞】：氮化鎵 ECR-PEMOCVD 金屬襯底Ti、Mo
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 GaN的基本性質10-13
• 1.1.1 GaN的物理性質10-12
• 1.1.2 GaN的化學性質12
• 1.1.3 GaN的光學性質12-13
• 1.1.4 GaN的電學性質13
• 1.2 GaN薄膜襯底材料的選擇13-16
• 1.2.1 藍寶石(α-Al_2O_3)襯底13-15
• 1.2.2 碳化硅(SiC)襯底15
• 1.2.3 硅(Si)襯底15
• 1.2.4 金屬襯底15-16
• 1.3 GaN的應用領域16-17
• 1.3.1 光電器件16-17
• 1.3.2 高頻高功率電子器件17
• 1.4 本文研究的意義與研究內容17-19
• 2 GaN的生長與表征方法19-27
• 2.1 GaN薄膜制備技術19-22
• 2.1.1 金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)19
• 2.1.2 分子束外延(MBE)19-21
• 2.1.3 脈沖激光沉積(PLD)21-22
• 2.1.4 氫化物氣相外延(HVPE)22
• 2.2 實驗設備22-24
• 2.3 表征手段24-27
• 2.3.1 薄膜的晶體結構分析24-25
• 2.3.2 薄膜的表面形貌分析25
• 2.3.3 薄膜的光學特性分析25-26
• 2.3.4 薄膜的電學特性分析26-27
• 3 沉積溫度對GaN薄膜性能的影響27-40
• 3.1 沉積溫度對GaN/Ti薄膜的性能影響研究27-34
• 3.1.1 實驗過程及參數(shù)27-28
• 3.1.2 實驗結果與分析28-32
• 3.1.3 小結32-34
• 3.2 沉積溫度對GaN/Mo的性能影響研究34-40
• 3.2.1 實驗過程及參數(shù)34-35
• 3.2.2 實驗結果與分析35-39
• 3.2.3 小結39-40
• 4 TMGa流量對GaN薄膜性能的影響40-49
• 4.1 TMGa流量對GaN/Ti薄膜的性能影響研究40-43
• 4.1.1 實驗過程及參數(shù)40
• 4.1.2 實驗結果與分析40-43
• 4.2 TMGa流量對GaN/Mo薄膜的性能影響研究43-48
• 4.2.1 實驗過程及參數(shù)43
• 4.2.2 實驗結果與分析43-48
• 4.3 本章小結48-49
• 結論49-50
• 參考文獻50-53
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況53-54
• 致謝54-55

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1 周衛(wèi)新;;新型粘合薄膜技術[J];中國膠粘劑;2006年09期

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3 林成魯;薄膜[J];自然雜志;1980年11期

4 周立;;薄膜技術的發(fā)展和應用[J];稀有金屬;1983年02期

5 ;玻璃涂彩色薄膜技術[J];河南科技;1987年09期

6 耿昌婉;;新型薄膜技術的開發(fā)[J];低溫與特氣;1990年01期

7 付江民;薄膜技術[J];材料保護;1999年08期

8 李學之;;用于延長精密工具壽命的離子打入[J];機械設計與制造;1986年02期

9 馮冬暉;張立志;宋耀祖;閔敬春;;薄膜的傳濕性能研究[J];工程熱物理學報;2009年03期

10 周長培;章躍;周廣宏;丁紅燕;;鈦系化合物薄膜/多層膜的研究進展[J];熱加工工藝;2012年14期

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1 郝蘭眾;李燕;劉云杰;鄧宏;;鐵電超晶格薄膜[A];第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集Ⅲ[C];2004年

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3 熊玉卿;王多書;羅崇泰;馬勉軍;;多波長激光告警及防護薄膜技術[A];中國真空學會2006年學術會議論文摘要集[C];2006年

4 楊樹本;徐玉江;;連續(xù)沉積硫化鋅薄膜技術及設備的研制[A];2005'全國真空冶金與表面工程學術會議論文集[C];2005年

5 林藝敏;江紹基;;薄膜技術在太陽能利用技術中的應用[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

6 ;TFC’07全國薄膜技術學術研討會會議日程[A];TFC'07全國薄膜技術學術研討會論文摘要集[C];2007年

7 楊傳仁;張繼華;婁非志;余為國;莫尚軍;張琴;陳宏偉;;薄膜無源集成技術及其應用[A];TFC’09全國薄膜技術學術研討會論文摘要集[C];2009年

8 ;TFC’07全國薄膜技術學術研討會[A];TFC'07全國薄膜技術學術研討會論文摘要集[C];2007年

9 劉興悅;干蜀毅;陳長琦;朱武;;薄膜均勻性的研究分析[A];中國真空學會2008年學術年會論文摘要集[C];2008年

10 施衛(wèi);侯磊;;超聲熱解法制備SnO_2:F薄膜加熱管及其性能研究[A];第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集Ⅲ[C];2004年

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1 羅清岳;新一代單層透明薄膜技術[N];電子資訊時報;2007年

2 深訊;亞太薄膜行業(yè)盛會將于深圳強勢亮相[N];中國包裝報;2008年

3 劉芝;薄膜科技及其應用[N];大眾科技報;2000年

4 MEB 記者 石珊珊;光伏產業(yè)未來強勁 薄膜技術優(yōu)勢盡顯[N];機電商報;2011年

5 記者 張麗娜;薄膜太陽能低成本競爭優(yōu)勢不再[N];消費日報;2010年

6 ;鍍金屬薄膜緊逼鋁箔地位[N];中國包裝報;2005年

7 陳曉平;薄膜技術的“推手”[N];21世紀經濟報道;2008年

8 本報記者 嚴凱;后“雙反”時代：薄膜技術是趨勢[N];經濟觀察報;2012年

9 佳文;綠色經濟加速阻隔包裝業(yè)發(fā)展與變革[N];中國食品報;2009年

10 編譯 康佳媛;“結構型”日漸式微[N];中國紡織報;2014年

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1 范艷華;鈦酸鍶鋇薄膜在金屬銅箔上的制備及其性能研究[D];中國海洋大學;2009年

2 黃桂芳;無機表面薄膜力學及耐蝕性能研究[D];湖南大學;2005年

3 王玫;β-SiC薄膜的低溫沉積及特性研究[D];北京工業(yè)大學;2002年

4 龐曉露;氧化鉻薄膜的生長機理及力學性能表征[D];北京科技大學;2008年

5 王永倉;雙高摻雜錳氧化物薄膜的特性研究及薄膜生長的數(shù)值模擬[D];西北工業(yè)大學;2006年

6 鐘志成;鉭鈮酸鉀薄膜制備工藝優(yōu)化及非線性光學性能研究[D];華中科技大學;2009年

7 趙磊;脈沖激光沉積納米氧化鈦薄膜及其光催化性能的研究[D];吉林大學;2008年

8 曲文超;非晶Al-Mg-B超硬薄膜材料制備與性能研究[D];大連理工大學;2012年

9 高道江;鉬酸鹽、鎢酸鹽和鈦酸鹽薄膜的軟溶液工藝（SSP）制備技術及性能研究[D];四川大學;2003年

10 曹江偉;超高密度磁記錄介質用Fe-Pt薄膜的研究[D];蘭州大學;2006年

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1 蘇海霞;缺氧型氧化鈦薄膜及其壓敏電阻的電學性能研究[D];中國地質大學(北京);2015年

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3 陸欽鑫;射頻磁控濺射制備TaN薄膜及其性能研究[D];華東理工大學;2016年

4 黃飛;金薄膜加熱互連線的失效機理與試驗分析研究[D];湖北工業(yè)大學;2016年

5 翁章釗;外磁場作用下Sm-Fe-B GMF成膜技術及性能研究[D];福州大學;2014年

6 張旋;植酸模板調控TiO_2薄膜的液相沉積及薄膜性能研究[D];西南交通大學;2016年

7 王明顯;藍寶石和LSAT襯底上氧化鈦薄膜的制備及性質研究[D];山東大學;2016年

8 劉曉軍;透明疏水薄膜的制備和性能研究[D];天津科技大學;2015年

9 朱明康;SrRuO_3薄膜的取向控制及鐵電集成研究[D];上海大學;2016年

10 艾學正;石墨襯底上制備SiC薄膜的研究[D];貴州大學;2016年

  本文關鍵詞：GaN薄膜在金屬襯底Ti、Mo上的低溫ECR-PEMOCVD生長及其性能影響機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：509338