隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電子設(shè)備的依賴和更高要求,傳統(tǒng)的硅材料已經(jīng)越來越難以滿足人們的需求。氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料的代表,憑借其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)特性,廣泛的應(yīng)用在能源動(dòng)力、交通運(yùn)輸、信息技術(shù)以及智能制造等現(xiàn)代文明的核心領(lǐng)域。金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）是氮化鎵薄膜制備中最常用的方法之一,以其具有高度的靈活性、能夠量產(chǎn)高質(zhì)量外延片的特點(diǎn)受到人們的青睞。氮化鎵薄膜的制備過程是將三甲基鎵或有機(jī)鎵源通過載氣與氨氣分別送入反應(yīng)室中,在氣相和表面發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),最終在高溫襯底上沉積為氮化鎵晶體的工業(yè)過程。為了提高氮化鎵薄膜的質(zhì)量,有必要充分理解氮化鎵薄膜制備過程中各階段多物理場(chǎng)的基本物理現(xiàn)象,并建立生長(zhǎng)條件和工藝參數(shù)與多物理場(chǎng)和生長(zhǎng)指標(biāo)的關(guān)系。本論文采用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法相結(jié)合,針對(duì)氮化鎵薄膜制備過程中的多物理場(chǎng)以及生長(zhǎng)質(zhì)量進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,主要包括:建立了MOCVD生長(zhǎng)氮化鎵詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,對(duì)工藝參數(shù)對(duì)反應(yīng)路徑的影響及各種組分的變化做了詳細(xì)分析,并通過裂解實(shí)驗(yàn)研究了不同溫度下三甲基鋁裂解的產(chǎn)物。建立了多物理場(chǎng)耦合模型,給出多組分物性詳細(xì)計(jì)算方法,并對(duì)模型進(jìn)行了... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

氮化鎵的晶體結(jié)構(gòu)（a）纖鋅礦型（b）閃鋅礦型（c）巖鹽礦型

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文物原料和對(duì)工藝參數(shù)微調(diào)，而不需要改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、搭建新的管路結(jié)構(gòu)或者較大調(diào)整；（6）由于大多 MOCVD 生長(zhǎng)條件在常壓或者低壓（~100 mbar），所以反應(yīng)器對(duì)真空度的要求不高，不需要特殊設(shè)計(jì)以及后端的真空泵、分子泵設(shè)備。另外，反應(yīng)器頂蓋配備有光學(xué)觀測(cè)孔，適合對(duì)生長(zhǎng)過程進(jìn)行原位（in-situ）測(cè)量，便于對(duì)生長(zhǎng)過程即時(shí)監(jiān)測(cè)，從而能夠及時(shí)調(diào)控生長(zhǎng)參數(shù)。MOCVD 生長(zhǎng)設(shè)備眾所周知，商用 MOCVD 生長(zhǎng)設(shè)備的龍頭企業(yè)有德國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造公司AIXTRON 和美國(guó)精密儀器有限公司 VEECO，這兩家公司的產(chǎn)品幾乎涵蓋了全球 90%的 MOCVD 生長(zhǎng)設(shè)備。它們兩家的生長(zhǎng)設(shè)備外觀分別如圖 1-2（a）和（b）所示。

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文排放標(biāo)準(zhǔn)以下。通常去除毒性的裝置有液槽、噴淋塔或者活性炭過濾器等，量較大時(shí)，優(yōu)先采用燃燒或者熱解的方式使其轉(zhuǎn)化為氧化物粉末，最后進(jìn)行。最后，生長(zhǎng)反應(yīng)室子系統(tǒng)是 MOCVD 生長(zhǎng)系統(tǒng)中最重要的一部分，它能直接出外延片的好壞。生長(zhǎng)反應(yīng)室子系統(tǒng)通常由石墨基座、旋轉(zhuǎn)部件、加熱器、、水冷裝置和不銹鋼腔體構(gòu)成。反應(yīng)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要需要考慮：在氣體進(jìn)入不產(chǎn)生渦流，保持層流流動(dòng)；確保腔體內(nèi)壓力的穩(wěn)定性和溫度的均勻性；保持續(xù)供給，不會(huì)發(fā)生沿程耗盡現(xiàn)象；保持生長(zhǎng)室沒有雜質(zhì)，不會(huì)污染外延片據(jù)以上幾點(diǎn)準(zhǔn)則，工程師設(shè)計(jì)出了幾種不同類型的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)，如圖 1-3 所

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MOVPE生長(zhǎng)GaN的表面反應(yīng)機(jī)理[J]. 辛?xí)札?左然,童玉珍,張國(guó)義.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2015(07)
[2]GaN材料的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J]. 任孟德,秦建新,王金亮,陳超,張昌龍.  超硬材料工程. 2013(04)
[3]垂直式MOCVD反應(yīng)器中熱泳力對(duì)濃度分布的影響分析[J]. 于海群,左然,徐楠,何曉崐.  人工晶體學(xué)報(bào). 2012(04)
[4]一種多噴淋頭式MOCVD反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J]. 于海群,左然,陳景升.  人工晶體學(xué)報(bào). 2011(04)
[5]MOCVD水平式反應(yīng)器中熱泳力對(duì)沉積過程中反應(yīng)前體濃度分布的影響分析及數(shù)值模擬[J]. 于海群,左然,陳景升,彭鑫鑫.  人工晶體學(xué)報(bào). 2011(04)
[6]GaN-MOCVD系統(tǒng)反應(yīng)室流場(chǎng)的數(shù)值仿真[J]. 白俊春,李培咸,郝躍,杜陽(yáng).  電子科技. 2009(05)
[7]基于數(shù)值模擬的MOCVD反應(yīng)器設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]. 胡曉宇,陳海昕.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2008(07)
[8]MOCVD反應(yīng)器的最佳輸運(yùn)過程及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 左然,李暉.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2008(06)
[9]GaN基材料及其外延生長(zhǎng)技術(shù)研究[J]. 劉一兵,黃新民,劉國(guó)華.  微納電子技術(shù). 2008(03)
[10]GaN MOCVD生長(zhǎng)速率及表面形貌隨生長(zhǎng)參數(shù)的變化[J]. 符凱,張禹,陳敦軍,韓平,謝自力,張榮.  稀有金屬. 2008(01)

博士論文
[1]一種新型MOCVD反應(yīng)腔體多物理耦合分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 胡少林.華中科技大學(xué) 2016
[2]氮化鎵MOCVD化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析及其數(shù)值模擬研究[D]. 于海群.江蘇大學(xué) 2012

碩士論文
[1]MOVPE生長(zhǎng)GaN的表面吸附和擴(kuò)散研究[D]. 唐斌龍.江蘇大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3101047