發(fā)布時間：2021-11-22 10:49

　　非極性氮化鎵（GaN）材料因其能夠完全避免極化電場的影響,在光電子和電子器件方面展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。由于目前大尺寸GaN襯底的制備還存在很大的困難,所以主要的研究工作集中于在藍寶石、碳化硅等其他襯底上外延GaN薄膜。然而異質外延的非極性GaN普遍存在表面形貌差、缺陷密度高以及晶體質量各向異性等問題,它們嚴重限制了非極性GaN材料的應用。本論文針對以上問題,一方面提出了一種新的側向外延的生長方法,即通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術在圖形化的r面藍寶石襯底上直接生長a面GaN;另一方面,系統(tǒng)研究了氮化鋁（AlN）成核層生長條件對a面GaN的影響,并且探究了這些影響背后的機制。具體的研究內容和實驗結果如下:1.針對傳統(tǒng)側向外延生長方法工藝過程復雜、合并厚度大的缺點,我們提出了在鈦圖形化的r面藍寶石襯底上直接外延非極性a面GaN的生長方法。首先在r面藍寶石襯底上制作一層金屬鈦的孔陣掩膜,然后在孔內選擇性外延GaN,最終得到平整的a面GaN薄膜。相比平片,鈦圖形化襯底上生長的GaN不但表面質量和晶體質量有了較大的提高,而且其各向異性也得到了顯著降低。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、非... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

閃鋅礦(a)和纖鋅礦(b)GaN的晶體結構以及相應的Ga、N原子面堆垛次序，其中較大的紅球表示Ga原子，較小的白球表示N原子Figure1.1Thecrystalstructureofsphalerite(a)andwurtzite(b)GaNandthecorresponding

圖 1.2 閃鋅礦結構(a)和纖鋅礦結構(b) GaN 的能帶結構和態(tài)密度(DOS)[21]igure 1.2 Sphalerite structure (a) and wurtzite structure (b) GaN band structure and denof states (DOS)[21]GaN 的基本特性參數(shù)如表 1.1 所示，和第一代半導體 Si 和第二代半As 相比，GaN 材料具有更大的禁帶寬度、更高的電子飽和漂移速度、擊以及熱導率[22]，因此以 GaN 為代表的第三代半導體材料特別適用于制作高功率器件。值得注意的是，由于 GaN 材料的熔點特別高，所以不能用傳備 Si 和 GaAs 單晶的方法生長，目前比較成熟的技術是采用 HVPE 的方單晶 GaN 襯底，但其生長尺寸和生長效率還遠達不到應用的需求。此外，料的化學性質也非常穩(wěn)定，在室溫下，它不溶于酸、堿和水，僅在加熱的

非極性 a 面 GaN 材料外延的成核過程及選區(qū)生長研究電子晶體管(HEMT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(M晶體管(HBT)和肖特基二極管(SBD)等等[26-28]。下面主

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Effect of the thickness of InGaN interlayer on a-plane GaN epilayer[J]. 王建霞,汪連山,張謙,孟祥岳,楊少延,趙桂娟,李輝杰,魏鴻源,王占國.  Chinese Physics B. 2015(02)
[2]r面藍寶石襯底上采用兩步AlN緩沖層法外延生長a面GaN薄膜及應力研究[J]. 顏建鋒,張潔,郭麗偉,朱學亮,彭銘曾,賈海強,陳弘,周均銘.  半導體學報. 2007(10)



本文編號：3511535