【摘要】：GaN作為第三代半導(dǎo)體材料,由于其優(yōu)異的性能,受到人們的廣泛關(guān)注。尤其是藍(lán)光波段的發(fā)光二極管、激光器等,已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。因此,紫外波段的光電器件成了GaN基半導(dǎo)體材料研究的下一個(gè)熱門方向。此外,為了應(yīng)對越來越復(fù)雜的應(yīng)用場景,傳統(tǒng)的襯底上的外延生長不能滿足越來越多的需求,襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,為可穿戴智能芯片的發(fā)展提供了新的思路。本文主要研究近紫外波段的硅襯底氮化鎵基通信芯片的材料生長和制備過程,研究近紫外通信系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié),包括光源、信道和光接收器并通過仿真模擬光在光波導(dǎo)中的傳輸損耗。研究光刻工藝、刻蝕工藝、電子束蒸發(fā)工藝和退火工藝等制備流程中的主要工藝,并通過機(jī)械轉(zhuǎn)移法將制備完成的近紫外通信芯片由硅襯底轉(zhuǎn)移至玻璃襯底。之后,使用光學(xué)顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡和原子力顯微鏡等設(shè)備對制備完成的芯片進(jìn)行形貌分析,驗(yàn)證芯片的加工質(zhì)量。通過測量器件的光電流、電致發(fā)光光譜和探測譜等表征芯片的光電性能,發(fā)現(xiàn)量子阱發(fā)光二極管在發(fā)光的同時(shí)也能探測光這一現(xiàn)象。最后通過信號發(fā)生器、示波器等設(shè)備測試芯片的通信性能和通信質(zhì)量。
【圖文】：

就是其導(dǎo)熱性很差，在對散熱要求較高的大功率器件制造中，藍(lán)寶石襯。由表 1-1 可以看出，SiC 襯底有著較小的晶格失配度和熱失配率，導(dǎo)熱料特性與 GaN 最為相似，就材料生長的角度來說，，是 GaN 基材料器件C 的價(jià)格十分昂貴，不能應(yīng)用于商業(yè)化的大批量生產(chǎn)中。而 Si 襯底由于廉的價(jià)格，逐漸成為 GaN 電子器件商業(yè)化生產(chǎn)的不二之選。在 Si 襯底需要解決晶格失配和熱失配高的問題，具體來說，是 Si 原子和 Ga 原子由于擴(kuò)散產(chǎn)生的回熔問題和晶格失配熱失配導(dǎo)致的應(yīng)力調(diào)控問題�；厝凵L過程中，Si 原子取代 N 原子直接與 Ga 原子形成 Ga-Si 化合物，影晶體質(zhì)量。解決回熔問題的方法是在 Si 襯底與 GaN 晶體之間生長一有著良好的浸潤性，且 Al 原子與 N 原子的結(jié)合性較強(qiáng)，能夠阻止 Si 原。應(yīng)力調(diào)控問題是外延生長中另一個(gè)難題，較高的晶格失配率導(dǎo)致在外延 1μm 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)晶體的龜裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響晶體質(zhì)量，其根本原因是 G處于較大的張應(yīng)力下。因此，應(yīng)力調(diào)控的原理是平衡外延層中受到的張

圖 1.2 MOCVD 生長過程示意圖底上的外延生長過程就是襯底表面成核層的形成過程以及之同的襯底和 GaN 材料之間的晶格失配不同，因此在不同的襯aN 晶格失配較小的襯底上，生長模式為層-層生長模式，該模晶體呈層狀一層一層向上生長，最后形成均勻平坦的外延結(jié)格失配較大時(shí)(例如 Si 襯底),生長模式為島狀生長模式。和層-延結(jié)構(gòu)在襯底上生長速率不一致，這就導(dǎo)致在襯底表面形成結(jié)構(gòu)繼續(xù)生長，最終匯集，形成粗糙的表面外延。顯然，島，為了避免這種生長模式，可以先在襯底上生長二維浸潤層[44-45]。物的歐姆接觸
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN304;TN40

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本文編號：2632456