GaN作為一種寬帶隙（3.4 eV）的直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料,具有高熱導(dǎo)率、高電子遷移率、良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,在制備發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）、激光二極管（lasing diode,LD）、紫外探測器、高電子遷移率晶體管（high electron mobility transistor,HEMT）以及太陽能電池等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。特別是在發(fā)光應(yīng)用方面,GaN對線位錯不敏感,具有著極高的內(nèi)量子效率,是到目前為止在高效藍光LED和LD發(fā)射領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)量產(chǎn)的最重要的半導(dǎo)體材料。Si材料現(xiàn)代電子工業(yè)中最重要并得到廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料,具有技術(shù)成熟、易于集成、元素豐富、價格低廉等優(yōu)勢。幾十年來,以Si材料為基礎(chǔ)的超大規(guī)模集成電路,按照摩爾定律,集成度不斷的提高。但Si為間接帶隙材料,發(fā)光效率低,當(dāng)需要光子或光電子器件時往往需要采用其他的直接帶隙半導(dǎo)體材料。GaN工藝與Si工藝的結(jié)合,能夠?qū)aN的發(fā)光性能和Si的高集成度結(jié)合起來,實現(xiàn)新的器件功能和應(yīng)用。例如可以將GaN基的發(fā)光器件和Si基電子器件集成在同一個芯片上,大大縮短光電互聯(lián)的長度,... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Si-NPA的表面形貌（a、b，其中a為45視角，b為橫截面圖）；(c)Si柱與sc-Si之上的多孔硅過渡層的FE-SEM照片；(d)解離的單個硅納米孔柱的TEM照片

管中通入高純 Ar 作為保護氣，到達設(shè)定溫 的合成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后同樣通入 Ar 保護，用結(jié)構(gòu)合成中，催化劑通常是必須的，在 Si-NP得 GaN 的生長和沉積。常用的催化劑有 A劑輔助 GaN 的生長的研究相對較少[16-18]，入陷阱能級[19]。所以我們選擇 Pt 作為催化劑作用機制，并不完全清楚，有實驗發(fā)現(xiàn)其催N 納米線的生長起作用[20]。為了考察 Pt 的作-NPA 上局部濺射 Pt，經(jīng)歷沉積 GaN 的過程后邊界，如圖 2.1 所示。明顯可見，只有在有 區(qū)域 GaN 難以生長，GaN 的生長與 Pt 的存

SiOx層并具有著粗糙的表面，SiOx與金屬 Ga 不浸潤[26]，粗糙表面更加大了液Ga（Ga 的熔點僅 29 C）的浸潤角。如果有 Ga 到達到襯底， Ga 不會在襯底上浸潤鋪開，而是形成小的液滴。在表面能作用下，小液滴的平衡蒸汽壓要高于此時的 Ga 的飽和蒸汽壓，即此時反應(yīng)爐內(nèi)的 Ga 的分壓，因此小液滴會不斷蒸發(fā)變小，直至消失。所以 Ga 是無法在襯底上沉積的。但如果襯底上有 Pt 的存在，Pt 能夠與 Ga 形成合金，Ga-Pt 合金的中 Ga 的平衡蒸汽壓要小于純 Ga 的飽和蒸汽壓，因此 Ga-Pt 合金會不斷富集氣流中 Ga，使 Ga 沉積在 Si-NPA 襯底上，并在隨后與氨氣反應(yīng)成為 GaN 生長的晶核。為驗證這一推測，我們將一個濺射了 Pt 的 Si-NPA 與 Ga 源一起放入管式爐中，經(jīng)歷 1050 C，25 min 的處理過程，但并不通入氨氣。結(jié)果發(fā)現(xiàn) Si-NPA 表面生成大量納米尺寸的顆粒小球，對小球的 EDS 分析，證實了其主要成分為 Ga-Pt 合金，如圖 2.2 所示。小球的形成是由于 Ga-Pt 合金量的積累引起的自組織現(xiàn)象，降低處理溫度和時間，小球的尺寸會減小。（2）Pt 還可能能夠催化 Ga 與氨氣合成 GaN 的反應(yīng)。降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)勢壘，提高反應(yīng)速度。(a) (b)

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]Simulation of the light extraction efficiency of nanostructure light-emitting diodes[J]. 朱繼紅,王良吉,張書明,王輝,趙德剛,朱建軍,劉宗順,汪德生,楊輝.  Chinese Physics B. 2011(07)



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