【摘要】：GaN的帶隙寬,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐腐蝕,GaN基器件具有抗輻射、高頻和大功率的特點(diǎn),在光顯示、光存儲(chǔ)、光照明、光探測(cè)等光電領(lǐng)域、航空航天和民用移動(dòng)通信系統(tǒng)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。由于熔點(diǎn)超過2500℃,不能使用熔體生長(zhǎng)法獲得GaN的體材料。氫化物氣相外延法(HVPE)能獲得每小時(shí)幾十微米的快速生長(zhǎng)率,設(shè)備簡(jiǎn)單,適合生長(zhǎng)GaN厚膜,把得到的厚膜和襯底進(jìn)行剝離,就可以得到自支撐襯底或是GaN體材料。 本文主要研究高質(zhì)量GaN厚膜的制備工藝。利用緩沖層技術(shù)和橫向外延技術(shù)的原理,在Al2O3(0001)和Si(111)襯底上,通過優(yōu)化射頻磁控濺射系統(tǒng)的襯底溫度、工作氣體壓強(qiáng)和濺射功率等參數(shù),得到了c軸單一取向、晶粒尺寸均勻、三維島狀結(jié)構(gòu)的ZnO緩沖層。三維島狀的ZnO緩沖層,既有效地降低了晶格失配度,同時(shí),三維小島之間形成的微孔中心又起到了橫向外延掩膜的作用,這種微孔結(jié)構(gòu)降低了GaN厚膜的位錯(cuò)密度,還有助于減小后續(xù)的剝離難度。通過優(yōu)化HVPE系統(tǒng)的生長(zhǎng)溫度、V/III比值和載氣種類等參數(shù),制備了晶體質(zhì)量良好的GaN厚膜,并對(duì)GaN厚膜穿透位錯(cuò)密度進(jìn)行了估測(cè),對(duì)厚膜的光學(xué)、電學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。采用先通H2氣再通N2作載氣的HVPE工藝有效地降低了晶體結(jié)構(gòu)缺陷,消除了黃光發(fā)射帶。GaN/RF-ZnO/Al2O3(0001)試樣的(0002)面DCXRD半高寬(FWHM)為265arcsec、(1012)面為414arcsec,晶體結(jié)構(gòu)缺陷少,雜質(zhì)含量低,載流子受到的散射作用較小,霍爾遷移率為436 cm2/V·s,方塊電阻為3.17×106?/□。對(duì)于Si(111)襯底生長(zhǎng)GaN采用LT-GaN/RF-ZnO復(fù)合結(jié)構(gòu),ZnO緩沖層防止了無定形SiNx膜和Ga滴回溶的產(chǎn)生,消除GaN膜多晶化問題。低溫GaN(LT-GaN)插入層進(jìn)一步降低了襯底和GaN厚膜之間的晶格失配度,同時(shí)減小了ZnO層的高溫分解和反應(yīng)問題。對(duì)預(yù)氮化處理的Al2O3(0001)襯底采用低溫GaN層插入層工藝,以及在Al2O3(0001)襯底上生長(zhǎng)TiN作掩膜的工藝進(jìn)行了初步探索,發(fā)現(xiàn)襯底氮化工藝容易造成N極性面生長(zhǎng),而TiN掩膜工藝的納米級(jí)Ti膜的容易氧化,二者不易獲得高質(zhì)量GaN厚膜。對(duì)以ZnO為緩沖層的GaN厚膜進(jìn)行了激光剝離和化學(xué)浸蝕分離的嘗試。
[Abstract]:GaN has wide band gap, stable chemical properties, high temperature resistance, corrosion resistance, high frequency and high power. It is widely used in optoelectronic fields such as optical display, optical storage, light illumination, optical detection and so on. Aerospace and civil mobile communication systems have great application prospects. Because the melting point is over 2500 鈩，

本文編號(hào)：2225936