發(fā)布時(shí)間：2023-10-29 17:26

　　氮化物薄膜主要是指氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、鋁鎵氮(AlGaN)第三代半導(dǎo)體薄膜材料,它們具有較高的禁帶寬度、較大的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率、耐高壓等優(yōu)良的電氣特性。因此,氮化物薄膜在制備新型大功率半導(dǎo)體器件方面有廣闊的應(yīng)用前景。金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱MOCVD)是大規(guī)模生產(chǎn)氮化物半導(dǎo)體薄膜的主要技術(shù)。由于MOCVD生長(zhǎng)氮化物薄膜過(guò)程的復(fù)雜性,雖然已有一些研究成果,但是目前對(duì)利用MOCVD生長(zhǎng)氮化物薄膜過(guò)程的理解仍然不夠清晰,需要對(duì)利用MOCVD生長(zhǎng)氮化物薄膜進(jìn)一步研究。對(duì)氮化物薄膜生長(zhǎng)機(jī)理的研究有助于了解氮化物薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)而生長(zhǎng)出高質(zhì)量的氮化物半導(dǎo)體薄膜。本文研究目的是借助仿真軟件,通過(guò)建立MOCVD氮化物薄膜生長(zhǎng)模型對(duì)氮化物薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算模擬,研究反應(yīng)室相關(guān)參數(shù)變化對(duì)不同氮化物生長(zhǎng)時(shí)中間產(chǎn)物的濃度變化及其空間分布的影響,并考慮這些參數(shù)變化對(duì)襯底薄膜的生長(zhǎng)率和均勻性影響,探究相關(guān)氮化物生長(zhǎng)機(jī)理,最終得到高質(zhì)量氮化物薄膜的生長(zhǎng)條件。研究所得成果對(duì)提高實(shí)際生長(zhǎng)氮化物薄膜的質(zhì)量有著重要指...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 氮化物材料研究背景與意義
    1.2 氮化物薄膜生長(zhǎng)技術(shù)
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 GaN薄膜生長(zhǎng)研究進(jìn)展
        1.3.2 AlN薄膜生長(zhǎng)研究進(jìn)展
        1.3.3 AlGaN薄膜生長(zhǎng)研究進(jìn)展
    1.4 研究目的和內(nèi)容
    1.5 本文內(nèi)容及安排
第二章 MOCVD反應(yīng)室多物理場(chǎng)建模及計(jì)算方法
    2.1 物理模型設(shè)定
    2.2 控制方程
    2.3 邊界條件設(shè)定
    2.4 數(shù)值計(jì)算方法
        2.4.1 劃分網(wǎng)格
        2.4.2 有限元法與SIMPLEC算法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MOCVD氮化物薄膜生長(zhǎng)的化學(xué)反應(yīng)模型
    3.1 生長(zhǎng)氮化鎵薄膜化學(xué)反應(yīng)模型
        3.1.1 氮化鎵氣相化學(xué)反應(yīng)模型
        3.1.2 氮化鎵表面反應(yīng)模型
    3.2 生長(zhǎng)氮化鋁薄膜化學(xué)反應(yīng)模型
        3.2.1 氮化鋁氣相化學(xué)反應(yīng)模型
        3.2.2 氮化鋁表面反應(yīng)模型
    3.3 生長(zhǎng)鋁鎵氮薄膜化學(xué)反應(yīng)模型
    3.4 本章小結(jié)
第四章 電磁加熱式MOCVD反應(yīng)室影響氮化物薄膜生長(zhǎng)因素的數(shù)值計(jì)算研究
    4.1 模型驗(yàn)證
    4.2 GaN薄膜生長(zhǎng)數(shù)值計(jì)算仿真
        4.2.1 反應(yīng)室溫度與熱解反應(yīng)
        4.2.2 自由基反應(yīng)
        4.2.3 不同加熱溫度下的反應(yīng)物濃度變化分析
    4.3 影響AlN薄膜生長(zhǎng)因素的數(shù)值仿真
        4.3.1 加熱電流和頻率對(duì)襯底薄膜生長(zhǎng)率的影響
        4.3.2 載氣組成成分對(duì)襯底薄膜生長(zhǎng)率的影響
        4.3.3 進(jìn)氣口溫度對(duì)襯底生長(zhǎng)率和均勻性的影響
        4.3.4 邊界層寄生反應(yīng)的影響
    4.4 MOCVD生長(zhǎng)高Al組分AlGaN薄膜的數(shù)值仿真
        4.4.1 溫度對(duì)生長(zhǎng)率,均勻性,以及Al組分的影響
        4.4.2 壓強(qiáng)對(duì)生長(zhǎng)率、均勻性和Al組分的影響
        4.4.3 載氣組成對(duì)生長(zhǎng)率,均勻性,以及Al組分的影響
        4.4.4 Ⅴ/Ⅲ比對(duì)生長(zhǎng)率、均勻性和Al組分的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 大尺寸MOCVD反應(yīng)室中影響氮化鋁薄膜生長(zhǎng)因素的數(shù)值計(jì)算研究
    5.1 8英寸反應(yīng)室高度對(duì)氮化鋁薄膜生長(zhǎng)的影響
    5.2 8英寸反應(yīng)室中進(jìn)氣口溫度對(duì)氮化鋁薄膜生長(zhǎng)的影響
        5.2.1 進(jìn)氣口溫度對(duì)生長(zhǎng)率的影響
        5.2.2 襯底上方1mm處,加合路徑產(chǎn)物隨進(jìn)氣口溫度的變化
    5.3 8英寸反應(yīng)室中壓強(qiáng)對(duì)氮化鋁薄膜生長(zhǎng)的影響
        5.3.1 壓強(qiáng)對(duì)生長(zhǎng)率的影響
        5.3.2 壓強(qiáng)對(duì)加合路徑中間產(chǎn)物的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄



本文編號(hào)：3858527