【摘要】：半導(dǎo)體材料的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段,與前兩代半導(dǎo)體材料相比,第三代半導(dǎo)體材料具有寬帶隙,高擊穿電場(chǎng),高導(dǎo)熱率,高電子飽和率和更高的耐輻射性,所以也被稱為高溫半導(dǎo)體材料和寬禁帶半導(dǎo)體材料,作為第三代半導(dǎo)體材料的代表,氮化鎵(GaN)和氧化鎵(GaO)基納米結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于藍(lán)光LED、紫外LED、光電探測(cè)器以及HEMT器件等。正因?yàn)槠鋬?yōu)良的性能和廣泛的用途,GaN和GaO基的二維薄膜材料和鎵銦合金納米顆�；蛘呒{米液滴的制備與表征成為了當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。由于GaN的單晶材料造價(jià)昂貴且很難獲得,目前獲得氮化鎵薄膜的途徑主要是采用在氫氣氣氛下以藍(lán)寶石為襯底采用異質(zhì)結(jié)外延生長(zhǎng),薄膜缺陷密度大,質(zhì)量較低,而使用氫氣作為反應(yīng)氣氛雖然可以提高反應(yīng)腔內(nèi)溫度,加快反應(yīng)物在襯底表面的遷移速率,優(yōu)化氮化鎵外延層的質(zhì)量,但是同時(shí)也帶來(lái)了安全性差和價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。因此,如何在更加安全廉價(jià)的氮?dú)鈿夥障律L(zhǎng)出高質(zhì)量的氮化鎵薄膜就成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。而更換氮?dú)鈿夥談t帶來(lái)了一系列技術(shù)難點(diǎn),最大的難點(diǎn)在于如何在氮?dú)鈿夥障峦庋由L(zhǎng)高質(zhì)量的GaN成核層,這需要我們從生長(zhǎng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、Ga源流量等方面尋找一套與之匹配的最佳生長(zhǎng)參數(shù)。本文首先在氮?dú)鈿夥障?利用金屬有機(jī)氣相外延(MOCVD)方法在(0001)面的藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)了(11-20)面氮化鎵薄膜,并通過(guò)改變反應(yīng)腔的壓強(qiáng)、反應(yīng)溫度、Ga源流量和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)研究了不同條件對(duì)成核層表面形貌的影響,并據(jù)此尋找氮?dú)鈿夥障峦庋由L(zhǎng)GaN的最佳參數(shù)為:反應(yīng)時(shí)間2min以內(nèi)、反應(yīng)溫度應(yīng)在750℃以下。接著對(duì)氮化鎵成核層樣品進(jìn)行再位退火的研究,通過(guò)改變退火溫度、退火時(shí)長(zhǎng)以及退火氣氛,研究不同參數(shù)條件下退火后表面形貌的變化,利用AFM掃描圖像分析得到最佳退火條件,以及不同條件下的退火規(guī)律。最后利用范得瓦爾斯(vdW)剝離法制備了GaO基共晶鎵銦合金納米液滴,利用AFM對(duì)液滴的尺寸和形貌進(jìn)行了表征,并對(duì)液滴形成的機(jī)理進(jìn)行了解釋。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN304
【圖文】：

圖 1.1 GaN 三種不同的晶體結(jié)構(gòu)（1）六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)；（2）NaCl 結(jié)構(gòu)；（3）閃鋅礦結(jié)構(gòu)AlN、GaN 和 InN 的化學(xué)鍵的鍵能分別為 2.88eV（63.5kcal/mol）、2.2e8.5kcal/mol）和 1.93eV（42.5kcal/mol），它們可以組成三元（ ABNx 1 x）或

MBE內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

薄膜均勻性不好，HVPE 立式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。圖 1.3 立式 HVPE 工作原理示意圖1.3.3 金屬有機(jī)氣相外延（MOCVD）又叫做金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積，是目前生產(chǎn)和制備ⅢⅤ化合物光電子、微電子材料和器件的主要方法之一。它是一種非平衡的生長(zhǎng)技術(shù)，利用開(kāi)管流動(dòng)系統(tǒng)中，金屬有機(jī)化合物和非金屬氫化物之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體的氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)，最早由 Manasevit 在 1968 年提出[31]，后被廣泛應(yīng)用于制作各種

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