半導(dǎo)技術(shù)在現(xiàn)代信息化社會(huì)中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)能在惡劣環(huán)境工作的高耐壓、低損耗、高耐溫、抗輻射的高性能電子器件與深紫外光電子器件的需求越來(lái)越迫切。目前,硅基功率半導(dǎo)體已經(jīng)逐漸達(dá)到理論極限。以SiC、GaN等為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料及器件經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,器件性能已經(jīng)逐漸接近甚至超過(guò)硅基功率器件。然而,SiC、GaN體塊單晶生長(zhǎng)難度大、成本高,嚴(yán)重限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。因此,高性能、低成本的新型寬禁帶半導(dǎo)體材料仍有待探索。β-Ga₂O₃禁帶寬度可達(dá)4.7 eV,是一種新型的超寬禁帶半導(dǎo)體材料。相比于第三代半導(dǎo)體,它具有禁帶寬度更大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)更高、Baliga品質(zhì)因子更大、吸收截止邊更短、生長(zhǎng)成本更低的優(yōu)點(diǎn),有望成為高壓、大功率、低損耗功率器件和深紫外光電子器件的優(yōu)選材料。近年來(lái),氧化鎵材料及器件的基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化,呈現(xiàn)出顯著的加速發(fā)展勢(shì)頭:單晶尺寸不斷擴(kuò)大,外延薄膜質(zhì)量不斷提高,器件性能不斷刷新紀(jì)錄。2015年及2017年,第一屆和第二屆氧化鎵國(guó)際論壇(International Workshop on Gall...

【文章頁(yè)數(shù)】：183 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    §1.1 引言
    §1.2 Ga₂O₃晶體簡(jiǎn)介
        §1.2.1 結(jié)構(gòu)性質(zhì)
        §1.2.2 光學(xué)性質(zhì)
        §1.2.3 電學(xué)性質(zhì)
    §1.3 β-Ga₂O₃體塊單晶的生長(zhǎng)方法及研究進(jìn)展
        §1.3.1 光浮區(qū)法
        §1.3.2 提拉法
        §1.3.3 布里奇曼法
        §1.3.4 導(dǎo)模法
    §1.4 β-Ga₂O₃薄膜外延
        1.4.1 MOCVD
        1.4.2 HVPE
        1.4.3 MBE
    §1.5 β-Ga₂O₃器件及應(yīng)用前景
        §1.5.1 功率器件
        §1.5.2 “日盲”探測(cè)
        §1.5.3 高亮度LED
    §1.6 選題的意義、目的和主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    §2.1 晶體生長(zhǎng)
    §2.2 單晶質(zhì)量
    §2.3 組成與結(jié)構(gòu)
    §2.4 硬度和密度
    §2.5 熱學(xué)性質(zhì)
    §2.6 電學(xué)性質(zhì)
    §2.7 光學(xué)性質(zhì)
    §2.8 半導(dǎo)體器件制作及性能測(cè)試
第三章 β-Ga₂O₃單晶的生長(zhǎng)、工藝優(yōu)化及物理性質(zhì)表征
    §3.1 引言
    §3.2 提拉法晶體生長(zhǎng)
        3.2.1 非定向籽晶生長(zhǎng)
        3.2.2 含氧氣氛下定向籽晶生長(zhǎng)
        3.2.3 晶體螺旋生長(zhǎng)原因分析
    §3.3 導(dǎo)模法晶體生長(zhǎng)及工藝優(yōu)化
        3.3.1 晶體生長(zhǎng)氣氛
        3.3.2 溫度梯度優(yōu)化
        3.3.3 籽晶收頸及放肩控制
    §3.4 單晶質(zhì)量表征
    §3.5 硬度
    §3.6 熱學(xué)性質(zhì)
        3.6.1 比熱
        3.6.2 熱膨脹
        3.6.3 熱擴(kuò)散系數(shù)和熱導(dǎo)率
    §3.7 電學(xué)性質(zhì)
        3.7.1 非故意摻雜β-Ga₂O₃晶體的電學(xué)性質(zhì)
        3.7.2 飛行時(shí)間(TOF)載流子漂移速度測(cè)試
    §3.8 光學(xué)性質(zhì)
        3.8.1 透過(guò)光譜及其各向異性
        3.8.2 透過(guò)光譜與載流子濃度的關(guān)系
        3.8.3 折射率測(cè)試
        3.8.4 拉曼光譜
        3.8.5 光致發(fā)光譜
    §3.9 非故意摻雜β-Ga₂O₃載流子來(lái)源分析
    §3.10 本章小結(jié)
第四章 β-(Al_xGa_1-x)₂O₃單晶生長(zhǎng)及電學(xué)性質(zhì)調(diào)控
    §4.1 引言
    §4.2 β-(Al_xGa_1-x)₂O₃及Si摻雜β-(Al_xGa_1-x)₂O₃晶體導(dǎo)模法生長(zhǎng)
    §4.3 摻雜濃度與分布
    §4.4 硬度
    §4.5 熱擴(kuò)散系數(shù)
    §4.6 組分與光學(xué)性質(zhì)
        4.6.1 組分與禁帶寬度變化
        4.6.2 拉曼光譜
        4.6.3 光致發(fā)光譜
    §4.7 Si摻雜β-(Al_xGa_1-x)₂O₃晶體電學(xué)性質(zhì)
    §4.8 本章小結(jié)
第五章 襯底片加工與表面改性
    §5.1 引言
    §5.2 傳統(tǒng)機(jī)械加工
        5.2.1 晶體定向
        5.2.2 晶體切割
    §5.3 襯底片機(jī)械剝離及應(yīng)用
        5.3.1 襯底片機(jī)械剝離
        5.3.2 基于剝離襯底的薄膜外延
    §5.4 氣氛退火與表面改性
        5.4.1 純?chǔ)?β-Ga₂O₃晶體氣氛退火
        5.4.2 Si摻雜β-Ga₂O₃晶體氣氛退火
        5.4.3 Si摻雜β-AlGaO晶體氣氛退火
    §5.5 本章小結(jié)
第六章 基于β-Ga₂O₃及β-AlGaO (100)面單晶襯底的器件探索及性能研究
    §6.1 引言
    §6.2 β-Ga₂O₃MSM型“日盲”探測(cè)器制備及性能
        6.2.1 β-Ga₂O₃探測(cè)器
        6.2.2 Ti³⁺:β-Ga₂O₃探測(cè)器
    §6.3 基于β-Ga₂O₃單晶襯底的肖特基二極管
        6.3.1 Pt/β-Ga₂O₃肖特基二極管制備及性能
        6.3.2 Pt/β-Ga₂O₃肖特基二極管性能優(yōu)化
    §6.4 基于β-AlGaO單晶襯底的肖特基二極管
        6.4.1 Pt/β-AlGaO肖特基二極管制備及性能
        6.4.2 肖特基二極管性能比較
    §6.5 本章小結(jié)
第七章 過(guò)渡金屬離子摻雜β-Ga₂O₃單晶及新應(yīng)用
    §7.1 引言
    §7.2 Cr⁴⁺:β-Ga₂O₃單晶生長(zhǎng)、表征及應(yīng)用
        7.2.1 晶體生長(zhǎng)
        7.2.2 光學(xué)性質(zhì)
        7.2.3 激光調(diào)Q實(shí)驗(yàn)
    §7.3 Co²⁺:β-Ga₂O₃單晶生長(zhǎng)、表征及應(yīng)用
        7.3.1 晶體生長(zhǎng)
        7.3.2 熱學(xué)性質(zhì)
        7.3.3 光學(xué)性質(zhì)
        7.3.4 激光調(diào)Q實(shí)驗(yàn)
        7.3.5 電學(xué)性質(zhì)
    §7.4 Ti³⁺:β-Ga₂O₃單晶生長(zhǎng)及性能表征
        7.4.1 晶體生長(zhǎng)
        7.4.2 熱學(xué)性質(zhì)
        7.4.3 光學(xué)性質(zhì)
    §7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    §8.1 主要結(jié)論
    §8.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    §8.3 有待深入研究的問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及專(zhuān)利
攻讀學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
攻讀學(xué)位期間參加的會(huì)議
附件
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3952717